Softstarty. Kompendium wiedzy.

Softstarty. Kompendium wiedzy.Podręcznik

Softstarty. Kompendium wiedzy. 3122PL598-W1-pl

W niniejszym podręczniku opisano, jak należy dobierać

softstarty do instalacji przemysłowych oraz poprawnie

je obsługiwać, aby instalacja działała bezbłędnie, nie

przysparzając dodatkowych kosztów.

Softstarty. Kompendium wiedzy. 3122PL598-W1-pl | I

PRZEDMOWA

Niniejsze opracowanie napisano z myślą nie tylko o osobach, które zawodowo zajmują się układami łagodnego rozruchu (softstartami), ale także tych, które chcą po prostu dowiedzieć się więcej na temat tej metody rozruchu. Mamy nadzieję, że zarówno eksperci, jak i nowicjusze znajdą w nim ciekawe i przydatne informacje, czytając je od deski do deski lub tylko interesujące ich rozdziały.Na końcu zamieszczono indeks, który ułatwia wyszukiwanie.

Treść opracowania jest w dużej mierze efektem 25 lat doświadczeń ABB w projek-towaniu, wytwarzaniu i sprzedawaniu softstartów niskiego napięcia.

Ta instrukcja nie stanowi pełnego podręcznika technicznego ani przewodnika po wszystkich rodzajach softstartów ABB, jakie mogą być dostępne na rynku. Jest uzupełnieniem technicznych katalogów i broszur dotyczących naszych produktów i przedstawiamy w niej ogólny obraz naszych spostrzeżeń na temat softstartów.

Więcej informacji o softstartach i innych produktach ABB znajduje się na stronie www.abb.com/lowvoltage

Wszystkie porady zawarte w niniejszej książce mają charakter ogólny i nie należy ich przekładać na każdą instalację bez uwzględnienia jej indywidualnych cech.

ABB AB, Cewe-Controllistopad 2010

Johan Rees Magnus Kjellberg Sören Kling

Softstarty. Kompendium wiedzy. 3122PL598-W1-pl | II

ABB nie odpowiada za jakiekolwiek usterki lub szkody wynikające z użytkowania niniejszego podręcznika.

Softstarty. Kompendium wiedzy. 3122PL598-W1-pl | III

Normy i dopuszczenia ... 1

Definicje, napięcia ... 3

O silnikach ... 4

Silniki klatkowe ... 5

Prędkość ... 6

Napięcie ... 7

Prąd ... 8

Współczynnik mocy ... 8

Moment obrotowy ... 9

Silniki pierścieniowe ... 9

Różne warunki obciążenia ... 10

Różne metody rozruchu ... 12

Bezpośredni ... 13

Rozrusznik gwiazda-trójkąt ... 14

Przemiennik częstotliwości ... 16

Softstart ... 18

Porównanie różnych metod rozruchu ... 20

Ogólne informacje o softstartach ... 21

Funkcje softstartu ... 22

Regulacja momentu obrotowego ... 24

Różne zastosowania ... 26

Wentylator odśrodkowy ... 27

Pompa odśrodkowa ... 29

Sprężarka ... 32

Transporter taśmowy ... 34

Kruszarka i młyn ... 37

Spis treści

Softstarty. Kompendium wiedzy. 3122PL598-W1-pl | IV

Dobieranie softstartu do różnych zastosowań ... 39

Temperatura otoczenia ... 40

Obniżanie wartości znamionowych proporcjonalnie do wysokości

nad poziomem morza ... 41

Zdolność rozruchowa i zabezpieczenie przeciążeniowe ... 42

Liczba rozruchów na godzinę ... 44

Prosoft ... 45

Różne sposoby połączenia softstartu ... 46

Rozruch więcej niż jednego silnika ... 48

Połączenie z aparatem sterowniczym ... 50

Połączenie softstartu z magistralą polową ... 51

Sterowanie 2-fazowe a 3-fazowe ... 52

Ustawienia ... 54

Praca w strefie zagrożenia wybuchem ... 58

Koordynacja ... 60

Informacje środowiskowe ... 67

Harmoniczne ... 68

Często zadawane pytania ... 69

Ilości i jednostki ... 71

Formuły i przeliczniki ... 72

Terminologia ... 76

Indeks alfabetyczny ... 83

Spis treści

Normy i dopuszczenia

Dyrektywy Unii Europejskiej

Należy zwrócić uwagę na trzy dyrektywy UE:

Dyrektywa niskonapięciowa 206/95/WE

Dotyczy aparatury elektrycznej od 50 do

1000 V AC i od 75 do 1500 V DC

Dyrektywa maszynowa 2006/42/WE

Określa wymagania dotyczące bezpieczeń-

stwa maszyn i urządzeń wbudowanych

w maszyny.

Dyrektywa o kompatybilności elektro-

magnetycznej 2004/108/WE

Dotyczy wszystkich urządzeń zdolnych do

wywoływania zakłóceń elektromagnetycz-

nych, określając m.in. dopuszczalny poziom

emisji zakłóceń i wymagania dotyczące

odporności.

Oznakowanie CE

Jeśli dany produkt spełnia wymagania

odnoszącej się do niego normy EN, przyj-

muje się, że spełnia także wymagania

zarówno dyrektywy niskonapięciowej, jak

i dyrektywy o zgodności elektromagnetycz-

nej, w związku z czym może on być opa-

trzony znakiem CE. Softstarty podlegają

normie zharmonizowanej EN 60947-4-2,

która jest taka sama jak norma IEC 60947-4-2.

W tym przypadku oznakowanie CE nie

uwzględnia zgodności z dyrektywą maszy-

nową, która wymaga specjalnej kontroli

instalacji maszyny. Ponieważ softstart jest

aparatem elektrycznym i stwarza zagrożenie

przede wszystkim elektryczne, więc pod-

lega on dyrektywie niskonapięciowej.

Oznakowanie CE nie jest znakiem jakości,

lecz dowodem na zgodność produktu

z dyrektywami UE.

Wszystkie softstarty niskonapięciowe ABB są projektowane i wytwarzane zgodnie

z regułami wyznaczonymi przez IEC (Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna).

Komisja wydaje publikacje, które są uznawane na całym świecie jako obowiązujące

normy. Norma IEC dla softstartów nosi numer IEC 60947-4-2. Softstarty są skonstruowane

według oświadczenia producenta, zgodnie z tą normą. W większości krajów nie są

poddawane żadnym próbom. W niektórych krajach przepisy wymagają odrębnych

atestów.

Softstarty. Kompendium wiedzy. 3122PL598-W1-pl | 1

Normy

Wymagania techniczne obowiązujące

w Ameryce Północnej

Wymagania techniczne dotyczące apara-

tów przeznaczonych na rynek amerykański

i kanadyjski są podobne, chociaż normy

obowiązujące w tych krajach różnią się znacz-

nie od norm europejskich i norm IEC.

USA - UL Underwriters Laboratories Inc.

Kanada - CSA Canadian Standards

Association

Istnieją różne rodzaje atestów UL, w tym

„UL listed” i „UL component recognition”.

Atest „UL listed” oznacza, że na podstawie

badania reprezentatywnych próbek produktu

UL stwierdził, że spełniają one wymagania

UL. Natomiast atest „UL component reco-

gnition” obejmuje jedynie ocenę podzespo-

łów lub materiałów przeznaczonych do

użytku w całym produkcie lub instalacji.

Wszystkie softstarty ABB są atestowane

i kontrolowane przez UL, czyli „UL listed”.

Softstarty mogą ponadto mieć atesty „cUL”,

co oznacza, że spełniają amerykańskie

i kanadyjskie normy bezpieczeństwa. Atesty

cUL obejmują wszystkie wymagania UL

i CSA, czyli oznaczają, że produkt nadaje

się do użytku w Stanach Zjednoczonych

i Kanadzie.

CCC (China Compulsory Certifi cation)

Ponieważ softstart w wersji standardowej

spełnia wymagania chińskiego atestu CCC,

można go wprowadzić na rynek chiński

tylko z dopuszczeniem i znakiem CCC.

Chińska norma GB14048.6-2008 jest oparta

na normie IEC 60947-4-2.

Inne lokalne dopuszczenia oparte na

normie IEC

Oprócz norm IEC i UL istnieją jeszcze inne

normy lokalne obowiązujące w różnych kra-

jach. Najważniejsze z nich, oprócz wspo-

mnianych już CSA i CCC, to:

GOST — Rosja

C-tick — Australia

ANCE — Meksyk

Dopuszczenia morskie

Od softstartów używanych na pokładach

statków fi rmy zajmujące się ubezpiecze-

niami morskimi wymagają niekiedy osob-

nych świadectw dopuszczenia morskiego.

Mogą one być wystawione przez BV (Bureau

Veritas), GL (Germanisher Lloyd), LR (Lloyd’s

Register EMEA), jeśli są oparte na normie

IEC, lub przez ABS (American Bureau of

Shipping), jeśli są oparte na normie UL,

bądź przez dowolną inną niezależną instytu-

cję certyfi kującą. Zazwyczaj w dopuszcze-

niach morskich obowiązują specjalne

wymagania dotyczące odporności na ude-

rzenia, wibracje i wilgotność.

Zastosowany normy

W softstartach zastosowano w całości lub

częściowo następujące normy:

IEC 60947-1

EN 60947-1

IEC 60947-4-2

EN 60947-4-2

UL 508

CSA C22.2 No. 14

GB14048.6-2008

LR Test specifi cation No. 1


Defi nicje, napięcia

Napięcie łączeniowe (Ue)

to napięcie zasilające silnik, a także napięcie,

któremu jest poddawany główny obwód

(tyrystory) w softstarcie. Typowe wartości

wynoszą od 200 do 690 V AC.

Napięcie zasilania sterowania (Us)

to napięcie zasilające elektroniczne elementy

wewnętrzne softstartu, np. płytkę obwodu

drukowanego. Typowe wartości napięcia

wynoszą od 100 do 250 V AC.

Napięcie obwodu sterowania (Us)

to napięcie sterujące operacjami uruchamia-

nia i zatrzymywania softstartu.

Typowe wartości wynoszą 24 V DC

lub 110–240 V AC. W wielu softstartach

napięcie sterownicze może być dostarczane

wewnętrznie.

Softstart z wewnętrznym napięciem obwodu sterowania Softstart z zewnętrznym napięciem obwodu sterowania

W softstartach używane są różne napięcia. Ich nazwy i znaczenie jest podane poniżej

zgodnie z normą IEC (IEC 60947-1).

Napięcie wewnętrznego obwodu sterowania

Napięcie łączeniowe

Napięcie zasilania sterowania

Zasilanie

Napięcie zewnętrznego obwodu sterowania

Napięcie łączeniowe

ZasilanieNapięcie zasilania sterowania


Nowoczesne silniki elektryczne dostępne są w wielu postaciach, jak silniki jedno-

fazowe, silniki trójfazowe, silniki samohamujące, silniki synchroniczne, silniki

synchroniczne, silniki na zamówienie specjalne, silniki dwubiegowe, silniki trzybie-

gowe itd., które różnią się między sobą sposobem działania i charakterystyką.

W przypadku każdego rodzaju silnika istnieją różne konfi guracje montażu, np. montaż

na łapach, montaż w kołnierzu lub montaż łączony na łapach i w kołnierzu. Mogą

także występować duże różnice pod względem sposobu chłodzenia, od najprost-

szego silnika ze swobodną samoistną cyrkulacją powietrza po bardziej skomplikowany

silnik z całkowicie hermetycznym chłodzeniem powietrzno-wodnym i wymienną

chłodnicą typu kasetowego.

Aby silnik przeznaczony do pracy w trudnych warunkach otoczenia mógł być używany jak

najdłużej, istotne jest, aby odznaczał się właściwym stopniem ochrony.

Stopień ochrony jest oznaczany literami IP (od International Protection) oraz dwiema cyframi,

z których pierwsza oznacza stopień szczelności na przenikanie ciał stałych i odporności na

styczność z nimi, a druga — stopień wodoszczelności.

Strona silnika oznaczana jest w normie IEC w sposób następujący:

• Strona D to zazwyczaj strona napędowa silnika.

• Strona N to zazwyczaj strona nienapędowa silnika.

O silnikach

W tej książce jest mowa tylko o asynchronicz-

nych silnikach 3-fazowych.

Skrzynka zaciskowa

Wentylator chłodzący

Wał napędowy

Uzwojenia stojana WirnikStojan

Strona NStrona D


Silniki klatkoweTo opracowanie poświęcone jest głównie

silnikom klatkowym, które są najczęściej

spotyka nym na rynku rodzajem silnika. Są

one względnie tanie, a ich koszty obsługi

ruchowej są zazwyczaj niskie. Na rynku działa

wielu róż nych producentów oferują cych

produkty w różnych przedziałach cenowych.

Nie wszystkie silniki odznaczają się takimi

możli wościami i jakością jak np. silniki ABB.

Wyż sza sprawność przekłada się na duże

oszczędności energii w trakcie normalnej

eksploatacji silnika. W normie IEC 60034-30

dotyczącej maszyn elektrycz nych wirujących

zdefi niowane są cztery klasy sprawności.

Noszą one nazwy IE1, IE2, IE3 i IE4, przy

czym silniki klasy IE4 uznawane są za naj-

sprawniejsze. Jest to pokazane na wykresie

po prawej stronie. Kolejnym aspektem cie-

szącym się obecnie zainteresowaniem jest

niski poziom zakłóceń, podobnie jak wytrzy-

małość na trudne warunki pracy.

Silniki różnią się także innymi parametrami.

Konstrukcja wirnika wpływa na prąd rozru-

chowy i moment obrotowy i pod tym wzglę-

dem silniki o tej samej mocy znamionowej

mogą znacznie się od siebie różnić. Jeśli uży-

wany jest softstart, warto, aby silnik miał

wysoki moment rozruchowy przy rozruchu

bezpośrednim. Połączenie takich silników

z softstartem umożliwia dalsze obniżenie

prądu rozruchowego w porównaniu z silni-

kami o niskim momencie rozruchowym.

Dane techniczne zależą ponadto od liczby

biegunów. Moment rozruchowy silnika dwu-

biegunowego jest zazwyczaj niższy niż silnika

z większą liczbą biegunów, np. czterema.

Moment rozruchowy /Moment blokady wirnika Maksymalny moment /

Moment załamania

Moment podciągnięciaMoment znamionowy

Prąd rozruchowy /Prąd blokady wirnika

Prąd znamionowy

Prędkość znamionowa

Sprawność %

Moc (kW)


Przy pracy bez obciążenia prędkość będzie

bardzo zbliżona do prędkości synchronicznej,

a po obciążeniu silnika nieco spadnie.

Różnica między prędkością synchroniczną

a asynchroniczną, zwaną też prędkością

zna mionową, to tzw. „poślizg”, który można

obliczyć z następującego wzoru:

s = n1 - n

n1

s = poślizg (zazwyczaj wynosi od 1 do 3%)

n1 = prędkość synchroniczna

n = prędkość asynchroniczna (znamionowa)

Tabela prędkości synchronicznej przy róż-

nych liczbach biegunów i wartościach często-

tliwości:

Liczba biegunów 50 Hz 60 Hz

2 3000 3600

4 1500 1800

6 1000 1200

8 750 900

10 600 720

12 500 600

16 375 450

20 300 360

PrędkośćPrędkość obrotowa silnika na prąd zmienny

zależy od dwóch rzeczy: liczby biegunów

uzwojenia stojana oraz częstotliwości głów-

nej. Przy częstotliwości 50 Hz prędkość

obrotową silnika można obliczyć jako iloraz

stałej 6000 i liczby biegunów, a przy 60 Hz

stała ta wynosi 7200.

Prędkość silnika można zatem obliczyć

z następującego wzoru:

n = 2 x f x 60

p

n = prędkość

f = częstotliwość sieci

p = liczba biegunów

Przykład:

4-biegunowy silnik w sieci 50 Hz

n = 2 x 50 x 60 = 1500 obr./

4

min

Ta prędkość jest prędkością synchroniczną,

która jest niemożliwa do osiągnięcia

ani przez silnik klatkowy, ani pierścieniowy.

Prędkość znamionowa

Prędkość synchroniczna

Poślizg

Wykres pokazujący różnicę między prędkością synchroniczną a znamionową


NapięcieJednobiegowe silniki trójfazowe można

zazwyczaj połączyć z dwoma różnymi

poziomami napięcia. Trzy uzwojenia stojana

tworzą połączenie w gwiazdę lub trójkąt.

Jeśli na tabliczce znamionowej silnika klatko-

wego są podane napięcia zarówno połącze-

nia w gwiazdę, jak i w trójkąt, silnik taki

można używać zarówno z napięciem 230 V,

jak i np. 400 V.

Uzwojenie jest połączone w trójkąt przy

napięciu 230 V, a jeśli główna sieć jest pod

napięciem 400 V, stosowane jest połączenie

w gwiazdę.

Jeśli jest zmieniane napięcie główne, należy

pamiętać, że przy tej samej mocy znamio-

nowej prąd znamionowy silnika będzie różny

zależnie od poziomu napięcia.

Metoda połączenia silnika z listwami zacisko-

wymi w przypadku połączenia w gwiazdę

lub trójkąt pokazana jest na poniższym

schemacie.

Połączenie w trójkąt Połączenie w gwiazdę

Schemat przedstawiający listwę zaciskową silnika przy połączeniu w trójkąt i gwiazdę


6 - 8* In

In

rpm

Współczynnik mocySilnik zawsze zużywa moc czynną, którą

przekształca na pracę mechaniczną. Moc

bierna także jest wymagana do magne-

sowania silnika, ale nie jest przetwarzana na

pracę. Na poniższym schemacie moc czynna

i bierna reprezentowana jest przez P i Q,

które łącznie dają moc pozorną S.

Stosunek między mocą czynną P (kW)

a mocą pozorną S (kVA) nazywany jest

współczynnikiem mocy oznaczanym zazwy-

czaj jako cos ϕ. Normalnie wartość ta wynosi

od 0,7 do 0,9, przy czym niższa wartość

dotyczy mniejszych lub mniej obciążonych

silników, a większa dużych.

SP

Q

ϕ

Wykres przedstawiający P, Q, S i Cos ∂

PrądPrąd znamionowy silnika, który podany jest

na jego tabliczce znamionowej, oznacza, ile

prądu zużywa silnik pod pełnym obciążeniem

pracujący z pełną prędkością. Silnik bez

obciążenia będzie zużywać znacznie mniej

prądu, a przeciążony — więcej.

Jednak w trakcie rozruchu bezpośredniego

zużycie prądu przez silnik znacznie przekra-

cza prąd znamionowy. Jest wtedy zazwyczaj

od 6 do 8 razy wyższe, ale może być nawet

10-krotnie wyższe niż prąd znamionowy.

Widać to wyraźnie na poniższym wykresie

zależności prędkości od prądu silnika.

W miarę, jak silnik przyspiesza, prąd spada.

Wartość znamionową osiąga, gdy silnik

obraca się z prędkością znamionową.

Krzywa prąd/prędkość


Moment obrotowyMoment rozruchowy silnika różni się znacznie

w zależności od wielkości silnika. W małym

silniku, np. ≤ 30 kW, wartość ta odpowiada

zazwy czaj od 1,5- do 2,5-krotności momentu

zna mionowego, a w średniej wielkości

silniku, np. do 250 kW, jest ona od 2 do

3 razy większa niż moment znamionowy.

W wielkich silnikach moment roz ruchowy

bywa bardzo niski i czasami jest nawet

mniejszy od momentu znamiono wego.

Rozruch takiego silnika przy pełnym

obciążeniu jest niemożliwy, nawet metodą

rozruchu bezpośredniego.

Moment znamionowy silnika można obliczyć


Tn = 9550 x Pr

nr

Tn = moment znamionowy (Nm)

Pr = moc znamionowa silnika (kW)

nr = prędkość znamionowa silnika (rpm)

Silniki pierścienioweW pewnych przypadkach, gdy ze względu

na wysoki prąd rozruchowy rozruch bezpo-

średni nie jest możliwy lub gdyby moment

rozruchowy rozrusznika gwiazda-trójkąt był

zbyt niski, można zastosować specjalny sil-

nik pierścieniowy. Rozruch takiego silnika

następuje poprzez zmianę rezystancji wir-

nika. Gdy silnik się rozpędza, rezystancja

jest stopniowo odłączana aż do osiągnięcia

prędkości znamionowej, przy której silnik

działa z prędkością równoważną standar-

dowemu silnikowi klatkowemu.

Zaletą silnika pierścieniowego jest niższy

prąd rozruchowy i możliwość regulacji

momentu rozruchowego w zakresie do

maksymalnego obrotu. Mimo to ta metoda

rozruchu jest obecnie bardzo rzadko stoso-

wana ze względu na wysoki koszt zarówno

tego specjalnego silnika, jak i aparatury roz-

ruchowej wirnika.

Wykres momentu obrotowego typowego silnika klatkowego

Wykres momentu obrotowego silnika pierścieniowego

Wykres prądu silnika pierścieniowego

Zasadniczo jeżeli w takiej aplikacji

zostanie użyty softstart, będzie trzeba

wymienić silnik.

I

rpm

T

rpm


Różne warunki obciążenia

Wszystkie silniki służą do uruchamiania i napędzania różnych maszyn. Warunki

obciążenia silnika będą różne zależnie od instalacji. Należy przy tym rozważyć głównie

dwa czynniki, czyli hamujący moment obciążenia i moment bezwładności.

Hamujący moment obciążenia

Jest to siła hamowania oddziałująca bezpo-

średnio na wał silnika. Aby silnik był w stanie

przyspieszać, musi być silniejszy niż to

obciążenie. Moment przyspieszający to róż-

nica między dostępnym momentem obroto-

wym silnika a momentem obciążenia. Wiele

metod rozruchu obniża moment obrotowy

silnika, co przekłada się na niższy moment

przyspieszający, a w konsekwencji wydłuże-

nie rozruchu.

Moment przyspieszający = Dostępny moment

obrotowy silnika – Hamujący moment obcią-

żenia

Charakterystyka krzywej obciążenia zależy

od instalacji. Pewne typowe rodzaje obcią-

żenia pokazane są poniżej.

Wiele instalacji uruchamianych jest zazwy-

czaj bez obciążenia, a obciążenie przykła-

dane jest dopiero wówczas, gdy silnik

osiągnie prędkość znamionową. Obniża

to moment obciążenia o około 10–50%

w porównaniu z rozruchem pod obciążeniem.

Dostępny moment obrotowy silnika

Moment przyspieszający

Hamujący moment obciążenia (pompa/wentylator)

Hamujący moment obciążenia (sprężarka)

Hamujący moment obciążenia (transporter taśmowy/kruszarka)


Moment bezwładności

Występujący moment bezwładności, czyli

masa koła zamachowego, odpowiada wiel-

kości koła zamachowego przyłączonego do

osi silnika. Instalacja z niewielkim momen-

tem bezwładności nazywana jest zazwyczaj

rozruchem normalnym, podczas gdy duży

moment bezwładności nazywany jest rozru-

chem o wysokiej mocy.

Normalny rozruch

Niewielki moment bezwładności, krótki czas

rozruchu, zazwyczaj stosowana jest klasa

przekaźnika przeciążeniowego 10.

Występuje w takich instalacjach, jak np.

pompy, sprężarki, ster strumieniowy i krótkie

transportery taśmowe.

Większy moment bezwładności wymaga dłuższego czasu rozruchu w przypadku takiego

samego silnika i takiego samego hamującego momentu obciążenia. W poniższej tabeli

podane jest orientacyjnie, jak długo trwa rozruch przy użyciu 3 metod rozruchu w różnych

warunkach obciążenia.

Rozruch o wysokiej mocy

Duży moment bezwładności, długi czas roz-

ruchu, zazwyczaj wymagana jest klasa

przekaźnika przeciążeniowego 30.

Występuje w takich instalacjach, jak np.

wentylatory, kruszarki, młyny i długie trans-

portery taśmowe.

Przybliżony czas rozruchu

Bezpośredni Rozrusznik gwiazda-trójkąt

Softstart (czas stopniowej zmiany 10 s)

Silnik bez obciążenia

0,2–0,5 s 0,4 s 1 s

Silnik przyłączony do instalacji z małym kołem zamachowym (normalny rozruch)

2–4 s 3–6 s 6 s

Silnik przyłączony do instalacji z dużym kołem zamachowym (rozruch o wysokiej mocy)

6–8 s 8–12 s 8–12 s

Heavy duty


Poniżej zamieszczony jest krótki opis najczęściej stosowanych metod rozruchu silni-

ków klatkowych. Przegląd typowych problemów z uruchamianiem i zatrzymywaniem

silnika tymi metodami rozruchu znajduje się na stronie 20.

Różne metody rozruchu


Przemiennik częstotliwości Softstart

Rozruch bezpośredni Rozrusznik gwiazda-trójkąt

Podczas rozruchu bezpośredniego wystę-

puje także bardzo wysoki moment rozru-

chowy, zazwyczaj wyższy niż wymaga tego

dana instalacja. Powoduje to niepotrzebne

naprężenie pasów napędowych, sprzęgieł

i napędzanej instalacji. Oczywiście, może się

zdarzyć, że taka metoda rozruchu idealnie się

sprawdza i nie trzeba stosować żadnej innej.

Jeśli rozruch odbywa się bezpośrednio,

także zatrzymać silnik można tylko w spo-

sób bezpośredni.

Ta metoda rozruchu dominuje obecnie zde-

cydowanie na rynku ze względu na niewielkie

wymiary i bardzo niski koszt rozrusznika.

Aparat rozruchowy składa się tylko ze stycz-

nika głównego oraz termicznego lub elektro-

nicznego przekaźnika przeciążeniowego. Wadą

tej metody jest to, że daje najwyższy możliwy

prąd rozruchowy. Normalna wartość jest od 6

do 8 razy większa od znamionowego prądu

silnika, ale istnieją także wartości nawet

14-krotnie przekraczające prąd znamionowy.

Ponadto istnieje szczyt namagnesowania,

który może być 20-krotnie wyższy od prądu

znamionowego, ze względu na to, że silnik

nie jest pod napięciem od chwili rozruchu.

Dokładne wartości zależą od konstrukcji sil-

nika. Generalnie w nowoczesnych silnikach

początkowy prąd rozruchowy jest wyższy niż

w starszych z powodu niższej rezystancji

w uzwojeniach.

Rozruch bezpośredni


KM 1 Stycznik głównyFR 1 Przekaźnik

przeciążeniowy

M

Schemat jednokreskowy rozrusznika bezpośredniegoRozrusznik bezpośredni ze

stycznikiem i przekaźnikiem przeciążeniowym

KM 1

FR 1

Krzywa prądu podczas rozruchu bezpośredniego

Krzywa momentu/prędkości podczas rozruchu bezpośredniego

I

rpm

Rozrusznik gwiazda-trójkąt składa się

zazwyczaj z trzech styczników, przekaźnika

przeciążeniowego i licznika czasu. Ta metoda

może być stosowana tylko do rozruchu sil-

nika, który jest połączony w trójkąt podczas

pracy ciągłej.

Zasada działania rozrusznika gwiazda-trójkąt

polega na tym, że w pierwszej fazie przy-

spieszania uzwojenia silnika połączone są

w gwiazdę, przez co prąd jest obniżony.

Po zaprogramowanym czasie następuje

zmiana połączenia na połączenie w trójkąt,

przy którym występuje pełny prąd, a także

pełny moment obrotowy.

W przypadku połączenia w trójkąt napięcie

na każdym z uzwojeń silnika jest takie samo

jak napięcie sieci. Prąd silnika rozkłada się

na dwa uzwojenia równoległe ze współ-

czynnikiem 1/√3 w stosunku do prądu linii.

Jeśli impedancja poszczególnych uzwojeń

silnika wynosi Z, to suma impedancji uzwo-

jeń równoległych wynosi Z/√3.

Gdy silnik jest połączony w gwiazdę, uzwo-

jenia silnika są połączone szeregowo.

Impedancja wynosi wówczas √3*Z, czyli

((√3*Z)/( Z/√3) = 3) 3 razy więcej niż podczas

połączenia w trójkąt. Ponieważ poziom

napięcia jest taki sam, więc przy połączeniu

w gwiazdę uzyskuje się 1/3 tego prądu co

przy połączeniu w trójkąt. Jeśli zatem jest

używany rozrusznik gwiazda-trójkąt, prąd

połączenia w gwiazdę odpowiada 33% war-

tości w przypadku silnika połączonego w trójkąt.

Ponieważ napięcie główne jest takie samo,

więc silnik odczuwa połączenie w gwiazdę

jako redukcję napięcia, co sprawia, że napię-

cie na poszczególnych uzwojeniach silnika

będzie odpowiadało 1/√3 napięcia głównego.

Niższe napięcie przekłada się na obniże-

nie momentu obrotowego. Moment obro-

towy obniżany jest o kwadrat napięcia,

[(1/√3)* (1/√3) ≈ 0,33] czyli stanowi 33% war-

tości momentu obrotowego w przypadku połą-

czenia w trójkąt. Jest to jednak tylko war tość

teoretyczna. Bliższa prawdzie jest wartość

25% ze względu na dodatkowe straty, a także

inne parametry sprawności obowiązujące pod-

czas połączenia w gwiazdę. Sprawdza się

to dobrze przy rozruchu bez obciążenia lub

pod bardzo lekkim obciążeniem, ale nie

w przypadku cięższych zastosowań.

Rozrusznik gwiazda-trójkąt


Rozrusznik gwiazda-trójkąt ze stycznikami i przekaźnikiem przeciążeniowym

KM 1 Stycznik głównyKM 2 Stycznik układu

w trójkątKM 3 Stycznik układu

w gwiazdęFR 1 Przekaźnik

przeciążeniowyKT Licznik czasu

FR 1

KM 1 KM 3KM 2

400 V

230 V

M

FR 1

KM 2 KM 3 KM 1

KT

towego i przełączania. Czasami prąd szczy-

towy może osiągnąć wartość nawet większą

niż przy rozruchu bezpośrednim.

Ponadto, podobnie jak przy rozruchu bez-

pośrednim, silnik uruchomiony rozrusznikiem

gwiazda-trójkąt zatrzymać można tylko

w sposób bezpośredni.

Z rozrusznikami gwiazda-trójkąt występują

duże problemy podczas rozruchu np. pomp.

Gdy silnik przyspieszy do około 80–85%

prędkości znamionowej, moment obciążenia

zrównuje się z momentem obrotowym silnika

i silnik przestaje przyspieszać. Aby osiągnąć

prędkość znamionową, należy zmienić połą-

czenie na połączenie w trójkąt, co często

skutkuje wysokimi wartościami prądu szczy-


Podczas rozruchu pompy występują wysokie wartości szczytowe prądu podczas przełączania

Silnik połączony w gwiazdę Silnik połączony w trójkąt

uzwojenie stojana

Przełączenie po upływie 5–10 s

W przypadku rozrusznika gwiazda-trójkąt prąd jest początkowo, niższy, dopóki obciążenie jest małe

Przemiennik częstotliwości jest czasami

nazywany napędem o zmiennej prędkości

(VSD), napędem o zmiennej częstotliwości

(VFD) lub po prostu napędem. Napęd składa

się zasadniczo z dwóch części, z których

jedna przekształca prąd zmienny (50 lub

60 Hz) na stały, a druga stały z powrotem na

zmienny, ale o częstotliwości równej nasta-

wie od 0 do 250 Hz. Regulując częstotli-

wość, napęd jest w stenie sterować

prędkością silnika.

Podczas rozruchu napęd podnosi częstotli-

wość od 0 Hz do wartości równej często-

tliwości sieci (50 lub 60 Hz). Ponieważ w ten

sposób częstotliwość wzrasta stopniowo,

więc można uznać, że silnik pracuje z pręd-

kością znamionową dla danej częstotliwości.

Jeśli zatem silnik pracuje z prędkością zna-

mionową, od początku jest dostępny jego

znamionowy moment obrotowy i prąd

będzie zbliżony do prądu znamionowego.

Zazwyczaj napęd wyłączany jest samoczyn-

nie, gdy osiągnie 1,5-krotność prądu zna-

mionowego.

Jeśli prędkość silnika regulowana jest przy

użyciu napędu, można przeprowadzić tzw.

softstop. Jest to przydatne zwłaszcza do

zatrzymywania pomp, aby uniknąć uderze-

nia hydraulicznego wody, ale także w trans-

porterach taśmowych.

Przemiennik częstotliwości


Przemiennik częstotliwości działa na znamionowym poziomie prądu i momentu obroto-

wego nawet podczas rozruchu.

rpm

In

rpm

I

W wielu instalacjach konieczne jest ciągłe

regulowanie prędkości silnika, do czego

bardzo dobrze nadaje się napęd. Często

jednak napęd służy tylko do uruchamiania

i zatrzymywania silnika, a ciągłe regulowanie

prędkości nie jest potrzebne. Podwyższa to

niepotrzebnie koszty rozwiązania w porów-

naniu np. z softstartem.

Napęd jest znacznie większy i wymaga

o wiele więcej miejsca niż softstart. Ponadto

napęd jest także cięższy, co sprawia, że jest

mniej dogodnym rozwiązaniem np. na stat-

kach, gdzie każdy kilogram jest istotny.

Wreszcie, ponieważ napęd zmienia często-

tli wość, a właściwie tworzy przebieg sinu-

soidalny, wywołuje harmoniczne w sieci.

Problemy te redukowane są przez dodat-

kowe fi ltry, a także kable ekranowane, ale

zazwyczaj harmonicznych nie można całko-

wicie wyeliminować.


KM 1 Stycznik głównyQ 1 Przemiennik częstotliwości

Przemiennik częstotliwości

AC

ACDC

DC

M

KM 1

Q 1

Schemat jednokreskowy układu

z przemiennikiem częstotliwości

Softstart nie zmienia częstotliwości ani

prędkości jak napęd. Zamiast tego podnosi

stopniowo napięcie przykładane do silnika

od wartości początkowej do pełnej.

Początkowo napięcie silnika jest tak niskie,

że jest w stanie tylko korygować luz między

kołami zębatymi lub naprężać pasy napę-

dowe, aby zapobiec gwałtownym szarpnię-

ciom podczas rozruchu. Stopniowo jednak

napięcie i moment obrotowy wzrasta,

a maszyny zaczynają się rozpędzać. Jedną

z korzyści, jakie daje ta metoda rozruchu,

jest możliwość dokładnego przystosowania

momentu obrotowego do potrzeb, zarówno

pod obciążeniem, jak i bez obciążenia.

Użycie softstartu obniża prąd rozruchowy,

co pozwala zapobiec spadkom napięcia

w sieci. Obniża to także moment rozru-

chowy i zmniejsza naprężenie mechaniczne

urządzeń, co przekłada się na mniejsze

zapotrzebowanie na serwis i obsługę utrzy-

maniową.

Podobnie jak napęd softstart jest w stanie

przeprowadzić softstop, aby wyeliminować

hydrauliczne uderzenie wody i gwałtowne

zmiany ciśnienia w instalacjach pomp oraz

zapobiec rozrywaniu delikatnego materiału

transporterów taśmowych.

Softstart


KM 1 Stycznik głównyFR 1 Przekaźnik przeciążeniowyQ 1 Softstart

M

KM 1

FR 1

Q 1

Schemat jednokreskowy układu z softstartem.

Stycznik linii nie jest wymagany, natomiast czasami

jest wbudowane zabezpieczenie przeciążeniowe*.

Softstart

*)W softstartach PSE i PST(B) zabezpieczenie

przeciążeniowe jest wbudowane.


Niskie obciążenie Wysokie obciążenie

Krzywe momentu obrotowego i prądu podczas rozruchu softstartem silnika pod niskim obciążeniem i silnika

pod pełnym obciążeniem.

I

rpm

Rodzaj problemu Metoda rozruchu

Bezpośredni Gwiazda-trójkąt Napędy Softstart

Poślizg pasów i silne zużycie łożysk

Nie Częściowo Tak Tak

Wysoki prąd rozruchowy

Nie Tak Tak Tak

Silne zużycie eksplo-atacyjne skrzyń przekładniowych

Nie Nie (przy rozruchu pod obciążeniem)

Tak Tak

Uszkodzenie towarów / produktów podczas zatrzymywania

Nie Nie Tak Tak

Uderzenia hydrauliczne wody w instalacji ruro-wej podczas zatrzymy-wania

Nie Nie Tak Tak (całkowicie przez regulację momentu obroto-wego częściowo przez obniżanie napięcia)

Prądy szczytowe podczas przełączania

Nie Nie Tak Tak

Szacowany średni koszt instalacji

1 3 > 12 6

Porównanie różnych metod rozruchu

W poniższej tabeli jest napisane, jakim problemom można zapobiec, stosując typowe

metody rozruchu.

Zapobieganie problemom


Softstart składa się tylko z niewielkiej liczby elementów. Są to tyrystory, które regulują

napięcie silnika, oraz obwód drukowany na płytce (PCBA) służący do sterowania tyry-

storami. Oprócz tego istnieje jeszcze radiator i wentylatory rozpraszające ciepło,

transformatory prądu, które dokonują pomiaru prądu, oraz obudowa, w którą czasami

jest wbudowany ekran i klawiatura. Coraz częściej się zdarza, że oferowane są wbu-

dowane styczniki obejściowe w głównym obwodzie, które minimalizują straty mocy

podczas normalnej pracy.

Niektóre modele softstartów wyposażone są we wbudowany elektroniczny przekaź-

nik przeciążeniowy, dzięki czemu nie trzeba stosować zewnętrznego przekaźnika,

wejście PTC, złącza do komunikacji z magistralą polową itp.

Ogólne informacje o softstartach


Obudowa

PCBA

Tyrystor

Zaciski napięcia głównego

Radiator

Obudowa

Wenty-lator

Softstart składa się z pewnej liczby przeciw-

sobnych tyrystorów, po dwa w każdej fazie.

Tyrystory te są elementami półprze-

wodnikowymi, które normalnie mają działa-

nie izolujące, ale gdy zostanie wysłany

sygnał startowy, mogą zacząć przewodzić,

co umożliwia przepływ napięcia i prądu.

Podczas uruchamiania do tyrystorów

wysyłany jest sygnał startowy tak, aby

przepływała przez nie tylko ostatnia część

każdego półokresu sinusoidy napię cia.

Następnie podczas rozruchu sygnał

startowy wysyłany jest coraz wcześniej

i coraz większa część napięcia przepływa

przez tyrystory. Wreszcie sygnał startowy

wysyłany jest dokładnie po przejściu zera

i od tej pory przez tyrystor może przepływać

100% napięcia.

Przepuszczanie coraz większego napięcia

przez tyrystory można traktować jako stop-

niowe podwyższanie napięcia od tzw.

napięcia początkowego do pełnego.

W trakcie przeprowadzania softstopu kolej-

ność zdarzeń jest odwrotna. Najpierw przez

tyrystory przepuszczane jest pełne napięcie

i w miarę zatrzymywania sygnał startowy

wysyłany jest coraz później, aby przepusz-

czane było coraz mniejsze napięcie,

aż zostanie osiągnięte napięcie końcowe.

Wtedy do silnika przestanie dopływać prąd i

następuje jego zatrzymanie.

Funkcje softstartu


Rozruch: tyrystory początkowo przepuszczają część napięcia, a potem coraz więcej, zgodnie z ustawionym czasem narastania.

Zatrzymanie: tyrystory przewodzą pełne napięcie, a podczas łagodnego zatrzymywania obniżają je zgodnie z ustawionym czasem obniżania, aż do zatrzymania silnika.

Wyłączony: tyrystor nie przewodzi

Włączony: tyrystor przewodzi

Przejścia przez zero

Kąt wysterowania

czas

U100%


Ponieważ napięcie dochodzące do silnika

podczas rozruchu jest obniżone, niższy jest

także prąd i moment obrotowy. Konkretnie,

gdy napięcie wynosi 50% pełnego napięcia,

prąd będzie wynosił około 50% maksymal-

nego prądu przy danej prędkości, a moment

obrotowy obniżony zostanie do około 25%

maksymalnego momentu obrotowego.

Główne korzyści z zastosowania softstartu

są następujące:

Początkowy prąd rozruchowy jest niższy, co

pozwala uniknąć spadków napięcia w sieci.

Niższy moment obrotowy przekłada się na

mniejsze naprężenia mechaniczne urządzeń,

co skutkuje mniejszym zapotrzebowaniem

na serwis i obsługę utrzymaniową sprzętu

oraz wydłużeniem jego okresu eksploatacji.

Wreszcie, stopniowe redukowanie napięcia

podczas zatrzymywania pozwala uniknąć

uderzenia hydraulicznego wody w instala-

cjach pomp, co dodatkowo zmniejsza

naprężenia w instalacji.

I ≈ Ue

Ue = 50% = > I ≈ 50%

T≈ U*I ≈ Ue2

Ue = 50% => T ≈ 25%

czas

U100%

U = 50%

Zazwyczaj softstart przeprowadza urucha-

mianie i zatrzymywanie liniowo obniżając lub

podnosząc napięcie. Liniowa zmiana napię-

cia niekoniecznie skutkuje liniową zmianą

momentu obrotowego lub prędkości. Tutaj

przydaje się regulacja momentu obroto-

wego. Jeśli jest stosowana stopniowo

zmiana momentu obrotowego, to nie napię-

cie jest liniowo podnoszone lub obniżane,

lecz moment obrotowy. Odbywa się to

przez użycie pętli regulacji, w której moment

obrotowy obliczany jest przez pomiar

zarówno napięcia, jak i prądu. Ten moment

obrotowy porównywany jest z wymaganym

momentem obrotowym i napięcie jest tak

regulowane, aby nastąpiła wymagana

zmiana momentu.

Regulacja momentu obrotowego jest szcze-

gólnie przydatna do zatrzymywania pomp,

których gwałtowna utrata prędkości może

spowodować hydrauliczne uderzenie wody

i zmiany ciśnienia, skutkujące poważnym

zużyciem mechanicznym pompy, zaworów

i instalacji rurowej.

Podczas przeprowadzania zatrzymania przez

normalne stopniowe obniżanie, napięcie

zaczyna być obniżane, gdy tylko zostanie

wydane polecenie zatrzymania. Jed nak

w miarę, jak napięcie się zmniejsza, prąd się

zwiększa. Jest to spowodowane tym, że

silnik stara się utrzymywać swój bieżący stan.

Ponieważ moment obrotowy zależy zarówno

od napięcia, jak i natężenia, więc będzie

pozostawał właściwie niezmie niony. Dopiero

po pewnym czasie, gdy napięcie wystarcza-

jąco spadnie, nastąpi gwałtowny spadek

prądu i momentu obro towego, a silnik nagle

zatrzyma się. Takie zatrzy manie, chociaż

znacznie lepsze niż bezpośrednie, będzie

niewystar czające w wielu instalacjach

pomp, co spra wia, że konieczne jest

znalezienie lepszego rozwiązania.

Regulacja momentu obrotowego


Pętla regulacji momentu obrotowego.

I V

A

M

Pin

Ploss P motor T motor Tideal

Regulacja momentu obrotowego nie obniża

stopniowo napięcia, lecz moment obrotowy.

Zmusza to silnik to natychmiastowego

zmniejszenia prędkości i przeprowadzenia

kontrolowanego hamowania aż do momentu

całkowitego zatrzymania, patrz wykres po

prawej stronie.

Dobre panowanie nad momentem obroto-

wym silnika jest niezbędne, aby zapobiegać

hydraulicznym uderzeniom wody. Jest jednak

potrzebne coś więcej, mianowicie odpo-

wiednio zaprojektowana krzywa momentu

obrotowego. Liniowe obniżanie momentu

obrotowego nie jest bowiem najlepszym

sposobem na zatrzymanie pompy. Przez

wiele lat współpracy z producentami pomp

fi rma ABB zdobyła wystarczająco dużo wie-

dzy o tym, jak najlepiej zatrzymywać pompy.

Przeprowadziwszy tysiące prób i symulacji

z pompami i silnikami w różnych kombina-

cjach, fi rma ABB opracowała optymalną

krzywą zatrzymania — idealny sposób na

zatrzymanie pompy.


Softstarty z regulacją momentu obrotowego

Regulacja momentu obrotowego zapewnia bardziej

bezpośredni efekt i bardziej liniowe wytracanie pręd-

kości podczas zatrzymywania.

Symbol regulacji momentu obrotowego.

Sygnał stopu

regulacja momentu obrotowegoredukowanie napięcia

czas

Różne zastosowania

Wszystkie silniki służą do uruchamiania i napędzania różnych instalacji. W tym roz-

dziale opisane są najbardziej typowe z nich — wentylatory, pompy, sprężarki, trans-

portery taśmowe, kruszarki i młyny. Opisane na stronach 10–11 warunki obciążenia

silnika będą różne zależnie od instalacji.


Wentylator odśrodkowy


Wysoki moment bezwładności wentylatorów

wydłuża ich okres rozruchu. Przy wysokim

prądzie rozruchowym rozruchu bezpośred-

niego może to powodować duże spadki

napięcia w sieci, co będzie zakłócało działa-

nie innych urządzeń.

Wentylatory odśrodkowe napędzane są

bardzo często więcej niż jednym pasem

napędowym. Podczas rozruchu bezpośred-

niego pasy te mogą się ślizgać. Poślizg pasa

wynika z tego, że moment rozruchowy sil-

nika jest zbyt wysoki podczas rozruchu, gdy

te pasy nie są jeszcze w stanie przenosić

tych sił. Ten typowy problem powoduje

wysokie koszty obsługi utrzymaniowej,

a także straty mocy produkcyjnych w przy-

Wentylatory mają zazwyczaj duży moment bezwładności wskutek dużego koła zama-

chowego. Niektóre wentylatory można uruchomić za pomocą obniżonego momentu

obciązenia, z zamkniętym tłumikiem. Jest to tak zwany rozruch bez obciążenia, który

ułatwia (skraca) rozruch. Jednak w związku z wysokim momentem bezwładności i tak

może on trwać dość długo.

padku konieczności zatrzymania produkcji

w celu wymiany pasów i łożysk.


Rozrusznik gwiazda trójkąt odznacza się niż-

szym momentem rozruchowym. Jednak

w związku z tym, że moment obciążenia wzra-

sta wraz z kwadratem prędkości, w położe-

niu gwiazdy moment obrotowy silnika nie

będzie wystarczająco wysoki, aby rozpędzić

wentylator do prędkości znamionowej.

Podczas zmiany połączenia na połączenie

w trójkąt będą występowały wysokie warto-

ści szczytowe prądu i przełączania, często

takie same lub nawet wyższe, jak podczas

rozruchu bezpośredniego, co się będzie

wiązało z poślizgiem pasów. Poślizg ten

można zredukować, bardzo mocno napina-


Wentylator odśrodkowy

jąc pasy. Powoduje to jednak wysokie

naprężenia mechaniczne łożysk zarówno

w silniku, jak i wentylatorze, a w konsekwen-

cji podnosi koszty eksploatacji.

Softstart

Kluczem do rozwiązania problemów z pośli-

zgiem pasów jest obniżenie momentu rozru-

chowego silnika podczas rozruchu. Użycie

softstartu ABB pozwala obniżyć napięcie do

niskiej wartości w trakcie rozpoczynania

rozruchu. Następnie napięcie stopniowo

rośnie, aby wprawić wentylator w ruch.

Softstart umożliwia przystosowanie usta-

wień do warunków rozruchu, zarówno bez

obciążenia, jak i pod pełnym obciążeniem.

Użycie softstartu znacznie obniża także

wysoki początkowy prąd rozruchowy pod-

czas rozruchu silnika, co zapobiega spad-

kom napięcia w sieci.

W niektórych softstartach jest wbudowane

zabezpieczenie podprądowe, które wykrywa

obniżenie prądu spowodowane zerwaniem

pasa i zatrzymuje silnik, aby zapobiec szkodom.

Dobór właściwego softstartu

W wentylatorze jest zazwyczaj duże koło

zamachowe o dużym momencie bezwład-

ności, co wymaga rozruchu o wysokiej

mocy. Należy wybrać softstart o jeden roz-

miar większy niż wielkość kW silnika.

Ponieważ duże koło zamachowe wentylatora

będzie powodowało długi okres hamowania

poprzedzający zatrzymanie wentylatora,

w tego rodzaju instalacjach nie należy nigdy

stosować stopniowego obniżania napięcia

podczas zatrzymywania.

Zalecane ustawienia podstawowe:

Czas narastania: 10 s

Czas redukowania: 0 s

Napięcie początkowe: 30%

Ograniczenie prądu: 4 * Ie


Pompa odśrodkowa

Istnieje wiele różnych rodzajów pomp, jak tłokowe, odśrodkowe, ślimakowe itp.

Najpowszechniejszą odmianą jest pompa odśrodkowa i to ona omawiana jest poniżej.


Pod względem elektrycznym rozruch

pompy nie sprawia większego pro-

blemu. Problemem jest jednak zużycie

eksploatacyjne powodowane przez

fale ciśnienia w instalacji rurowej wywo-

łane tym, że silnik zbyt szybko rusza,

a zwłaszcza zbyt szybko zatrzymuje

się. Wsku tek niewielkiej masy koła

zamachowego i wysokiego momentu

hamującego pompy bezpośrednie zatrzy-

manie będzie powodowało gwałtowne

zatrzymanie pompy, a w konsekwencji ude-

rzenie hydrau liczne wody i nagłe zmiany

ciśnienia. O ile przy jednokrotnym zatrzyma-

niu, jest to niedogodność, to jeśli pompa

zatrzy mywana i uruchamiana jest w ten

sposób wielokrotnie i używana ciągle, cała

instalacja szybko ulegnie zużyciu. Powoduje

to duże zapotrzebowa nie na usługi serwi-

sowe i eksploatacyjne, a co gorsze

niezaplano wane przestoje.


Pompa odśrodkowa


Użycie rozrusznika gwiazda-trójkąt pozwala

na obniżenie momentu rozruchowego. Jed-

nak w połączeniu w gwiazdę moment obro-

towy silnika nie jest na tyle wysoki, aby

dokończyć rozruch i osiągnąć prędkość

znamionową. Kwadrat momentu obciążenia

staje się zbyt wysoki, gdy silnik osiąga około

80–85% prędkości znamionowej. Dalsze

przyspieszanie wymaga przełączenia na

trójkąt.

Zmiana na trójkąt polega na rozwarciu

stycznika układu w gwiazdę i zwarciu

stycznika układu w trój kąt. Aby jednak nie

wystąpiło zwarcie, podczas rozłączania

jednego stycznika a załączeniem drugiego

musi być zachowana zwłoka 50 ms. Jest to

wystarczająco długo, aby zniknął łuk

elektryczny. Niestety, w związku z wysokim

momentem hamującym pompy w tym

czasie silnik zdąży zwolnić. W silniku będzie

nadal występować pole magne tyczne

i w momencie załączania stycznika układu

w trójkąt różnica potencjałów między siecią

a silnikiem może być dwa razy więk sza

niż napięcie sieci, czyli wynosić 800 V

w sieci 400 V.

Te 800 V wywołają silny skok prądu, cza-

sami nawet większy niż skok magneso-

wania podczas rozruchu bezpośredniego.

Ponadto moment obrotowy podskoczy

na tyle, że już po kilku takich rozruchach

mogą wystąpić uszkodzenia połączeń mię-

dzy wałem silnika a obciążeniem.

Ponadto jedyną możliwą metodą zatrzyma-

nia pompy jest przeprowadzenie bezpo-

średniego zatrzymania, co spowoduje ten

sam problem z uderzeniem hydraulicznym

wody i nagłymi zmianami ciśnienia, jak

w przypadku rozruchu bezpośredniego.


rpm

T I

rpm

Softstart

Użycie softstartu ABB pozwala na obniżenie

napięcia podczas rozruchu, co skutkuje obni-

żeniem także momentu obrotowego silnika.

Narastanie napięcia podczas rozruchu spra-

wia, że silnik ma na tyle dużo siły, aby rozpę-

dzić pompę do prędkości znamionowej bez

skoków momentu obrotowego i prądu.

Softstart jest także przydatny do zatrzymy-

wania. Stopniowe obniżanie napięcie przez

softstart z pewnością zredukuje problemy

z hydraulicznymi uderzeniami wody, ale

w wielu instalacjach pomp to nie wystarczy.

Właściwym rozwiązaniem będzie dopiero

softstart z regulacją momentu obrotowego,

który pozwala na obniżenie momentu obro-

towego i zatrzymanie silnika w optymalny

sposób, aby całkowicie wyeliminować

hydrauliczne uderzenia wody.

Ponadto niektóre softstarty wyposażone są

w zabezpieczenie podprądowe, które wykry-

wają suchobieg pompy, start uderzeniowy

do uruchamiania zablokowanych pomp

oraz zabezpieczenie przed blokadą wirnika

zapobiegające szkodom wywołanym przez

zacięcie pomp podczas pracy.


Pompa ma zazwyczaj bardzo małe koło

zamachowe o niskim momencie bezwład-

ności. Wystarczy jej zatem normalny roz-

ruch, co sprawia, że softstart można dobrać

do mocy znamionowej w kW. Jeśli jednak

w ciągu godziny przeprowadza się więcej

niż 10 rozruchów, wskazane jest zastoso-

wanie softstartu o jeden rozmiar większego.



Czas redukowania: 10–20 s


Tryb zatrzymywania: regulacja momentu

obrotowego

Ograniczenie prądu: 3,5 * Ie


Sprężarka


Rozruch bezpośredni sprężarek naraża je,

a także sprzęgła i pasy napędowe, na wyso-

kie naprężenia mechaniczne. Skutkuje to

zmniejszoną trwałością. Rozruch taki bar-

dzo często powoduje ślizganie pasów

napędowych, jeśli instalacja je zawiera.

Przyczyną tych problemów jest wysoki

moment rozruchowy związany z rozruchem

bezpośrednim.


Rozrusznik gwiazda-trójkąt daje niższy

moment rozruchowy i prąd rozruchowy, ale

za to silnik podczas rozruchu jest zbyt słaby,

aby rozpędzić sprężarkę do prędkości zna-

mionowej. Podczas zmiany połączenia na

połączenie w trójkąt występują gwałtowne

skoki prądu i momentu obrotowego, co

skutkuje silnymi naprężeniami mechanicz-

nymi.

Mniejsze sprężarki są często konstrukcji tłokowej i moment obciążenia wzrasta

w nich liniowo wraz z prędkością. Sprężarki śrubowe stosowane są zazwyczaj w sytu-

acjach wymagających silniejszego przepływu powietrza. W konstrukcji tego typu

moment obciążenia wzrasta wraz z kwadratem prędkości. Silnik połączony jest ze

sprężarką zazwyczaj pasami napędowymi, ale dość częste są także bezpośrednie

połączenia poprzez różne odmiany sprzęgła zębatego. Większość sprężarek urucha-

mianych jest bez obciążenia.


Softstart

Poprzez użycie softstartu ABB można ogra-

niczyć moment rozruchowy do poziomu

wymaganego w danej instalacji. Powoduje

to mniejsze mechaniczne obciążenie złączy

i łożysk oraz zapobiega ślizganiu się pasów

podczas rozruchu. Koszty eksploatacji

obniżone zostaną do minimum. Jeśli

używany jest softstart, otrzymywany prąd

rozruchowy jest od 3 do 4 razy większy niż

prąd znamionowy silnika.


Sprężarce wystarczy zazwyczaj normalny

rozruch, czyli softstart można dobrać do

wielkości silnika w kW. Jeśli sprężarka

wymaga wysokiej mocy rozruchu, należy

zastosować softstart o jeden rozmiar więk-

szy. Rozmiar o jeden większy należy wybrać

także wtedy, gdy przeprowadzanych jest

więcej niż 10 rozruchów na godzinę.




Napięcie początkowe: 30% (sprężarka

tłokowa)

40% (sprężarka

śrubowa)

Ograniczenie prądu: 3,5 * Ie


dowym ze względu na ten wysoki moment

rozruchowy. Ponadto skrzynie przekła-

dniowe i sprzęgła poddawane są wysokim

naprężeniom mechanicznym. Efekt to silne

zużycie eksploatacyjne i często wysokie

koszty obsługi.

W celu zredukowania momentu obroto-

wego stosuje się niekiedy sprzęgła hydroki-

netyczne. Jest to jednak metoda kosztowna

i pracochłonna.

Transporter taśmowy


Moment rozruchowy wymagany przez trans-

portery taśmowe jest często zbliżony do

momentu znamionowego silnika lub nieco

od niego większy. Rozruch bezpośredni

zwykłego silnika klatkowego daje moment

od 1,5 do 2,5 raza większy od momentu

znamionowego silnika, zależnie od rodzaju

silnika, jego wielkości itp. Rozruch bezpo-

średni wiąże się z bardzo wysokim ryzykiem

poślizgów między pasem a układem napę-

Transportery taśmowe mogą się między sobą bardzo różnić. Ich długość może wyno-

sić od kilku metrów do wielu kilometrów, a taśma może być ułożona poziomo lub

z nachyleniem. Zazwyczaj w transporterze taśmowym występuje stały moment

obciążenia, a moment hamujący zależy od obciążenia i może być zarówno niski, jak

i wysoki.


Niski moment hamujący Wysoki moment hamujący



T

rpm rpm


Ponieważ rozrusznik gwiazda-trójkąt obni-

żałby moment obrotowy w trakcie połącze-

nia w gwiazdę, korzystanie z tej metody

jest niemożliwe, gdy moment obciążenia

zbliżony jest do momentu znamionowego

silnika podczas rozruchu. Rozrusznik gwiazda-

trójkąt będzie skutecznie działał tylko

w przypadku transportera taśmowego

o bardzo małym obciążeniu.


Krzywa momentu/prędkości podczas rozruchu gwiazda-trójkąt

Krzywa momentu/prędkości podczas rozruchu gwiazda-trójkąt


rpm

T

rpm

T

Transporter taśmowy

Softstart

Użycie softstartu ABB pozwala obniżyć

moment rozruchowy do minimalnej warto ści,

przy której jest możliwe uruchomienie

transportera taśmowego. Funkcje regulacji

softstartu umożliwiają nastawienie dokład nie

takiego momentu obrotowego, jaki jest

niezbędny do rozruchu. W efekcie uzyskuje

się jak najmniejsze mechaniczne obciążenie

skrzynek przekładniowych i łożysk oraz brak

ślizgania się pasów podczas rozruchu. Obniża

to znacznie koszty. Jeśli używany jest softstart,

podczas rozruchu otrzymuje się prąd od 3 do

4 razy większy niż prąd znamionowy silnika.

Ponadto niektóre softstarty wyposażone są

w zabezpieczenie przed zamianą kolejności

faz, które pozwala wykryć ruch wstecz taśm

transpor tera. Ponadto zabezpieczenia pod-

prądowe i przeciążeniowe softstartów umożli-

wiają wykrywanie, czy obciążenie nie jest zbyt

niskie lub zbyt wysokie, a rozruch impulsowy

pozwala na uruchamianie zablokowanych

taśm.


Zależnie od parametrów transporter taśmowy

może wymagać normalnego rozruchu lub

rozruchu o wysokiej mocy. W przypadku

normalnego rozruchu należy wybrać soft-

start odpowiedni do mocy znamionowej

silnika w kW. Jeśli ma to być rozruch

o wysokiej mocy, wybrać aparat o jeden roz-

miar większy.

Jeśli liczba rozruchów na godzinę przekracza

10, należy wybrać softstart o jeden rozmiar

większy.




(w przypadku delikatnego materiału

ustawić 10 s)


Ograniczenie prądu: 4 * Ie


Krzywa momentu/prędkości przy korzystaniu z softstartu Krzywa momentu/prędkości przy korzystaniu z softstartu


Kruszarka i młyn

Kruszarki i młyny mają zazwyczaj stałe krzywe obciążenia. Koło zamachowe tych

instalacji może być bardzo duże, co przekłada się na bardzo wysoką moc rozruchu.

W większości przypadków instalacje te uruchamiane są bez obciążenia i obciążane

dopiero po osiągnięciu pełnej prędkości.


Rozruch bezpośredni powoduje wysokie

naprężenia mechaniczne skracające okres

eksploatacji wszystkich ogniw łańcucha

napędu. Ponadto początkowy prąd rozru-

chowy będzie wysoki co w połączeniu z dłu-

gim czasem rozruchu może wywołać duże

zaburzenia w sieci.


Instalacje tego rodzaju uruchamiane są czę-

sto bez obciążenia, co umożliwia ich rozruch

przy użyciu rozrusznika gwiazda-trójkąt.

Rozruch pod obciążeniem wymagałby nato-

miast wysokiego momentu obrotowego

silnika, co uniemożliwiałoby zastosowanie

rozrusznika gwiazda-trójkąt.

Pomimo, że takie instalacje uruchamiane są

zazwyczaj bez obciążenia, to czasami może

się zdarzyć rozruch pod obciążeniem np.

jeśli kruszarka została wcześniej zatrzymana

awaryjnie. W kruszarce znajduje się wtedy

nadal materiał i konieczne jest jej urucho-

mienie pod obciążeniem. W takich sytu-

acjach nie można użyć rozrusznika

gwiazda-trójkąt.



Moment bezwładności kruszarek, mieszal-

ników, młynów i mieszadeł jest zazwyczaj

bardzo duży, w związku z czym należy

wybrać softstart o jeden numer większy niż

wskazywałaby na to wielkość silnika w kW.

W przypadku bardzo dużych kół zamacho-

wych wskazane jest dokonanie wyboru za

pomocą programu Prosoft.

Ponieważ duże koło zamachowe będzie

powodowało długi okres hamowania

poprzedzający zatrzymanie wentylatora,

więc w tego rodzaju instalacjach nie należy

nigdy stosować czasu redukowania.




Napięcie początkowe: 30–60%

Ograniczenie prądu: 3–5 * Ie

Kruszarka i młyn

Softstart

Poprzez użycie softstartu ABB można ogra-

niczyć moment rozruchowy do odpowied-

niego poziomu zależnie od warunków

obciążenia. Powoduje to mniejsze napręże-

nia maszyn i znacznie obniża początkowy

prąd rozruchowy. W przypadku rozruchu

bez obciążenia początkowy prąd rozru-

chowy można obniżyć do około 3-krotności,

podczas gdy rozruch pod obciążeniem

może wymagać 5-krotności prądu znamio-

nowego.


Dobieranie softstartu do różnych zastosowań

Zazwyczaj softstart należy dobrać do mocy znamionowej silnika. W pewnych przy-

padkach, wynikających ze specyfi cznych warunków rozruchu (rozruch o wysokiej

mocy, wiele rozruchów na godzinę itp.) jest jednak wskazane wybranie większego

softstartu niż wskazywałaby na to moc znamionowa silnika. Zdolność rozruchowa

softstartu w dużej mierze zależy od mocy tyrystora i radiatora.

Poniższą tabelę można traktować jako ściągawkę przy wyborze softstartu, jeśli szuka się

szybkiej odpowiedzi i chce mieć pewność, że będzie on wystarczająco silny dla danej insta-

lacji. Wybór dokonany w ten sposób może nie być jednak optymalnym rozwiązaniem. Jeśli

wymagana jest optymalizacja rozwiązania, można posłużyć się przy wyborze softstartu pro-

gramem ProSoft, który jest dostępny na stronie www.abb.com/lowvoltage. Więcej infor-

macji znajdziesz na stronie 45.

Ściągawka wyboru

Normalny rozruch Rozruch o wysokiej mocy

WybórDobierz softstart do mocy znamionowej silnika.

W przypadku aparatów z wbudowanym zabezpieczeniem przeciążeniowym wybierz klasę wyzwalania 10.

WybórWybierz softstart o jeden rozmiar większy niż pasowałby do mocy znamionowej silnika.

W przypadku aparatów z wbudowanym zabezpieczeniem przeciążeniowym wybierz klasę wyzwalania 30.

Typowe zastosowania

• Ster strumie-niowy

• Pompa odśrodkowa • Wentylator odśrodkowy

• Transporter taśmowy (długi)

• Sprężarka • Transporter taśmowy (krótki)

• Kruszarka • Młyn

• Winda • Schody ruchome • Mieszalnik • Mieszadło

Jeśli więcej niż 10 rozruchów na godzinę

!Należy wybrać softstart o jeden rozmiar większy niż standardowo.

Heavy duty


Przykład 2

Prąd znamionowy: 300 A

Temperatura otoczenia: 46°C

Obniżenie wartości znamionowych

o 0,8% na °C powyżej 40°C

(PST(B)30 ... 1050)

∆ T = 46-40°C = 6°C

Nowy prąd = Ie - (∆ T x Ie x 0,008) =

300 - (6 x 300 x 0,008) = 285,6 A

Oznacza to, że softstart PST300 działa

pod warunkiem, że prąd nie przekracza

285,6 A. W przypadku silnika 300 A

należałoby użyć większego modelu PSTB.

Temperatura otoczenia

Ie obniżony = Ie - (∆ T x Ie x 0,008)

Ie obniżony = maksymalny prąd łącze-niowy po obniżeniu wartości znamionowych

Ie = prąd znamionowy

softstartu

∆ T = różnica temperatur

0,008 = współczynnik obniżenia wartości znamionowych

Przykład 1

Prąd znamionowy: 105 A

Temperatura otoczenia: 48°C


o 0,8% na °C powyżej 40°C

(PST(B)30 ... 1050)

∆ T = 48-40°C = 8°C

Nowy prąd = Ie - (∆ T x Ie x 0,008) =

105 - (8 x 105 x 0,008) = 98,2 A



98,2 A. W przypadku silnika 105 A

należałoby użyć większego modelu PST.

Temperatura otoczenia to średnia temperatura powietrza wokół softstartu przez

okres 24 godzin. Prąd znamionowy większości typów softstartów jest niższy, jeśli

temperatura przekracza 40°C.

Maksymalna temperatura otoczenia podczas pracy różni się zależnie od typu softstartu

i podana jest w dokumentacji producenta.

W przypadku korzystania z softstartu ABB w temperaturze otoczenia powyżej 40°C prąd

łączeniowy można obliczyć z następującego wzoru:


Obniżanie wartości znamionowych na dużej wysokości nad poziomem morza

Jeśli softstart używany jest na dużej wysokości nad poziomem morza, należy zredu-

kować prąd znamionowy aparatu wskutek mniejszej siły chłodzenia. W katalogach

większości producentów znajduje się zastrzeżenie, że wartości obowiązują do wyso-

kości 1000 m n.p.m., a jeśli wysokość jest większa, należy je obniżyć.

W pewnych przypadkach na dużej wysokości nad poziomem morza może być wyma-

gany większy softstart przy takim samym prądzie znamionowym silnika.

W przypadku softstartów ABB obniżenie wartości znamionowych można obliczyć


% Ie = 100 - x - 1000

150

x = wysokość n.p.m. softstartu

Przykład:

Softstart o prądzie znamionowym 300 A

używany na wysokości 2500 m n.p.m.

% Ie = 100 - 2500 - 1000

=

150

= 100 - 1500

= 90

150

Ie = 300 x 0,9 = 270 A



270 A. W przypadku silnika 300 A należa-

łoby użyć większego modelu PSTB.


softstartu można wyznaczyć także

z poniższego schematu.


% Ie

100 %

90 %

80 %

1000 2000 3000 4000 mmetry nad poziomem morza

Obniżanie prądu znamionowego silnika na dużej wysokości nad poziomem morza

Zdolność rozruchowa i zabezpieczenie przeciążeniowe

Zdolność rozruchowa softstartów

Podczas rozruchu silnika klatkowego wystę-

puje zawsze prąd rozruchowy (Ist), który jest

wyższy od znamionowego prądu silnika.

W przypadku rozruchu bezpośredniego ten

prąd rozruchowy jest zazwyczaj 7–8 razy

większy od znamionowego, a w przypadku

zastosowania softstartu tylko 3–5 razy więk-

szy od znamionowego.

Zależnie od instalacji rozruch może trwać

krótko lub długo. Ze względu na wyższy

prąd podczas rozruchu softstart się będzie

nagrzewać. Jest bardzo istotne, aby wybrać

softstart z tyrystorami i radiatorem o wymia-

rach właściwych dla silnika i przeprowadza-

nego rozruchu. W przypadku instalacji

z rozruchem o wysokiej mocy należy użyć

softstartu o jeden rozmiar większego, ponie-

waż rozruch trwa wtedy zazwyczaj dłużej.

Maksmalny dozwolony prąd rozruchowy

softstartu zależy od czasu trwania rozruchu.

Zależność między prądem a czasem podana

jest na poniższym wykresie zdolności rozru-

chowej.

Wybór większego softstartu nie wpływa na

napięcie ani prąd dostarczany do silnika.

Jedyną różnicą wynikającą z wyboru więk-

szego softstartu jest to, że wytrzymuje on większy prąd przez dłuższy czas, w związku z czym jest w stanie przeprowadzić rozruch większych silników lub cięższych instalacji.


Wykres typowej zdolności rozruchowej softstartu

Czas

s

1000

100

10

1100 200 300 400 A

Prąd rozruchowy

Zdolność rozruchowa w przypadku użycia

zabezpieczenia przeciążeniowego

Limit zdolności rozruchowej wyznacza bar-

dzo często zabezpieczenie przeciążeniowe

silnika (termiczne lub elektroniczne). Te

zabezpieczenia przeciążeniowe różnią się

klasą wyzwalania, która wskazuje, jak

szybko będą wyzwalane przy danym prą-

dzie. Do normalnych rozruchów używany

jest na ogół przekaźnik klasy 10, a do rozru-

chów o wysokiej mocy, które zazwyczaj

trwają dłużej, przekaźnik klasy 30.

W instalacjach, gdzie zabezpieczenie prze-

ciążeniowe jest pomijane (aktywne są inne

zabezpieczenia) podczas rozruchu w celu

wydłużenia czasu dostępnego na rozruch,

należy bardzo dokładnie sprawdzić, jaka

jest zdolność rozruchowa softstartu, gdyż to

ona będzie wtedy wyznaczała limit.


Czas

Prąd rozruchowy

a

b

a) Krzywa wyzwalania zabezpieczenia przeciążeniowego

b) Maksymalna zdolność rozruchowa softstartu (wyznacza limit czasu trwania rozruchu i prądu rozruchowego, jeśli zabezpie-

czenie przeciążeniowe pomijane jest podczas rozruchu).

Liczba rozruchów na godzinę

Maksymalna liczba rozruchów na godzinę przeprowadzanych przez softstart zależy

od różnych czynników, jak prąd rozruchowy, temperatura otoczenia, czas trwania

rozruchu i współczynnika wykorzystania.

Współczynnik wykorzystania

Współczynnik stanów to wartość wskazu-

jąca, przez ile czasu działał softstart (czas

rozruchu i czas pracy) w porównaniu z cał-

kowitym czasem cyklu.

Wyznaczenie współczynnika wykorzystania

jest o tyle ważne przy rozpatrywaniu liczby

roz ruchów na godzinę, że czas wyłączenia

jest czasem chłodzenia softstartu.

Wysoki prąd rozruchowy i długi czas trwania

rozruchu wymaga dłuższego czasu wyłą-

czenia niż gdyby prąd rozruchowy był niski,

a rozruch krótki, aby utrzymać tę samą

liczbę rozruchów na godzinę.

Przykłady:

Jeśli softstart działał przez 5 minut z cyklu

o całkowitym czasie trwania 10 minut,

współczynnik wykorzystania wynosi 50% na

czas włączenia i 50% na czas wyłączenia.

Jeśli softstart działał przez 45 minut z cyklu

60-minutowego, współczynnik wykorzystania

wynosi 75% na czas włączenia i 25% na

czas wyłą czenia.


Cykl pracy

Współczynnik wykorzystania

Zał. Wył.

CzasZał.Zał. + Wył.

Prosoft

Wyboru softstartu można dokonać z katalogu głównego softstartów. W większości

przypadków będzie to dobry wybór, ale można go jeszcze zoptymalizować przy uży-

ciu specjalnego programu komputerowego ProSoft. Użycie programu ProSoft jest

wskazane zwłaszcza w przypadku bardzo ciężkich instalacji, których rozruch trwa

kilka minut.

Wybór za pomocą programu ProSoft odbywa się przez wykonanie 3 czynności na 3 jego

różnych kartach:

1. Karta Dane wyjściowe — wpisz ogólne

dane i infor macje o silniku i obciążeniu.

Im bardziej precyzyjne będą dane, tym

precyzyjniej sze uzyskasz wyniki.

2. Karta Dane do obliczeń — tutaj można

zoba czyć, ile czasu będzie trwał rozruch

zależnie od wielkości prądu.

Na tej karcie będą podane zalecane

ustawienia, które mogą mieć wpływ na

wybór.

3. Karta Wyniki — wybierz, które z suge-

rowanych softstartów zostaną użyte.

Ponadto można tutaj wygenerować

raport zawierający wszystkie informacje

o doborze.


Różne sposoby połączenia softstartu

Istnieją różne sposoby połączenia softstartu — w szereg z silnikiem, co jest najbardziej

typową metodą, i wewnątrz obwodu w trójkąt. Jednak nie wszystkie softstarty można połą-

czyć wewnątrz obwodu w trójkąt. Softstarty ABB z serii PSE i PSR można połączyć tylko

w szereg.

Połączenie wewnątrz obwodu w trójkąt

(wewnętrzny trójkąt)

Połączenie to znacznie ułatwia zastę powanie

nimi istniejących rozruszników gwiazda-trójkąt.

Jeśli softstart jest połączony wewnątrz

obwodu w trójkąt będzie przewodził tylko

58% (1/√3) wartości prądu połączenia

w szereg. W związku z tym można zastoso-

wać aparaty o mniejszych wartościach zna-

mionowych, aby obniżyć koszt rozwiązania.

Wszystkie funkcje będą działały tak samo

niezależnie od tego, czy połączenie jest

w szereg czy wewnątrz obwodu w trójkąt.

Jednak przy połączeniu wewnątrz obwodu

w trójkąt między softstartem a silnikiem

musi przebiegać 6 przewodów, co sprawia,

że przy większej odległości połączenie

w szereg będzie rozwiązaniem tańszym.

Przykład: Silnik 100 A wymaga softstartu

58 A, stycznika głównego 58 A, jeśli jest

umieszczony wewnątrz obwodu w trójkąt itp.

Silnik używany z połączeniem wewnątrz

obwodu w trójkąt musi być w stanie utrzymy-

wać połączenie w trójkąt podczas pracy cią-

głej. W USA i niektórych innych krajach do

tego rodzaju połączenia należy zamówić spe-

cjalny sześcioprzewodowy silnik.

Wewnątrz obwodu w trójkąt silnika nie

można użyć softstartu sterującego napię-

ciem tylko w dwóch z trzech faz.

Połączenie w szereg (w linię)

Jest to najpopularniejszy, a także najłatwiej-

szy sposób na połączenie softstartu.

Wszystkie trzy fazy są łączone szeregowo

z przekaźnikiem przeciążeniowym, styczni-

kiem głównym i innymi używanymi apara-

tami w sposób przedstawiony na poniższym

schemacie. Aparaty przeznaczone do połą-

czenia w szereg należy tak dobrać, aby

wytrzymywały pełny znamionowy prąd silnika.

Sam silnik może być zarówno połączony

w gwiazdę, jak i w trójkąt.

Przykład: Silnik 100 A wymaga softstartu

100 A, stycznika głównego 100 A itp.


Softstart połączony w trójkąt

wewnętrzny.

Softstart połączony

w szereg z silnikiem

Uwaga: W softstartach PSE i PST(B) zabezpieczenie

przeciążeniowe jest wbudowane.

Położenie stycznika głównego

Jeśli softstart połączony jest wewnątrz

obwodu w trójkąt (Inside Delta), istnieją dwie

możliwości umieszczenia stycznika głów-

nego: wewnątrz obwodu w trójkąt lub na

zewnątrz niego. Zatrzymanie silnika nastąpi

przy obu tych położeniach stycznika, ale

w przypadku opcji A uważa się, że zatrzy-

many silnik jest nadal pod napięciem.

W przypadku opcji B stycznik główny należy

dobrać do prądu znamionowego silnika, pod-

czas gdy w przypadku opcji A może on być

dobrany do 58% (1/√3) prądu znamionowego.

Niezależnie od tego, gdzie umieszczony jest

stycznik główny, musi on mieć kategorię

AC-3 przy tym prądzie, aby w sytuacji awa-

ryjnej był w stanie wyłączyć prąd i zatrzymać

silnik.


Opcja A

Stycznik główny w obwodzie w trójkąt

Opcja B

Stycznik główny na zewnątrz obwodu w trójkąt

Uwaga: W softstartach PSE i PST(B) zabezpieczenie przeciążeniowe jest wbudowane.

Rozruch więcej niż jednego silnika

W niektórych instalacjach pożądane jest, aby uruchamiać więcej niż jeden silnik jednym

softstartem, równolegle ze sobą lub po kolei. Jest to często możliwe, ale wymaga uwzględ-

nienia pewnych danych.

Równoległy rozruch silników

Jeśli softstart ma uruchamiać więcej niż jeden

silnik równocześnie (rozruch równoległy),

należy zweryfi kować dwa istotne parametry:

1. Softstart musi wytrzymywać sumę prą-

dów znamionowych wszystkich silników.

2. Softstart musi dostarczać sumę prądów

rozruchowych wszystkich silników aż do

momentu osiągnięcia prędkości znamio-

nowej.

Przykład:

Rozruch dwóch silników o Ie = 100 A

i względnym prądzie rozruchowym 4 x Ie.

Czas trwania rozruchu wynosi 10 s

Łączny prąd rozruchowy wynosi

100 x 4 x 2 = 800 A przez 10 s.

Na podstawie wykresu zdolności rozrucho-

wej softstartu należy sprawdzić, czy wybrany

rozmiar jest poprawny.

Muszą być stosowane osobne przekaźniki

przeciążeniowe, po jednym na każdy silnik.

Uwaga!

Jeśli z softstartem jest używany stycz-

nik obejściowy, należy uwzględnić

tylko punkt 2 z powyższych.


M MM

KM 1

Q 1

FR 1

KM 1 Stycznik głównyFR 1, 2 Przekaźnik

przeciążeniowyQ 1 Softstart

Równoległy rozruch silników przy użyciu softstartu

FR 2

Sekwencyjny rozruch silników

Jeśli softstart ma uruchamiać różne silniki

jeden po drugim (rozruch sekwencyjny),

należy zweryfi kować, czy softstart jest

w stanie dostarczyć prąd rozruchowy

poszczególnych silników w czasie całej

sekwencji rozruchu.

Przykład:

Rozruch trzech silników o Ie=100 A

i względnym prądzie rozruchowym 4 x Ie.

Czas trwania rozruchu silników wynosi:

Silnik 1 = 5 s

Silnik 2 = 10 s

Silnik 3 = 8 s

Prąd rozruchowy silników wynosi 100 x 4 =

400 A, a łączny czas trwania rozruchu

5 + 10 + 8 = 23 s.

Na podstawie wykresu zdolności rozrucho-

wej softstartu należy sprawdzić, czy wybrany

rozmiar jest poprawny.

Niektóre softstarty, np. z serii PST(B), oferują

możliwość użycia różnych zestawów para-

metrów do różnych silników. Jest to nie-

zbędne, aby osiągnąć skuteczny rozruch,

jeśli silniki różnią się wielkością lub służą do

różnych celów.

Większość softstartów może przeprowa-

dzić softstop tylko ostatnio uruchamianego

silnika.

Zazwyczaj należy mieć osobne zabezpie-

czenia do poszczególnych silników.

Uwaga!

Czasów rozruchu poszczególnych sil-

ników nie można ze sobą zsumować,

jeśli silniki różnią się prądem znamio-

nowym. W takich instalacjach należy

skalkulować to osobno.


MM M

KM 1 Stycznik głównyK 25, 27, 29 Stycznik

rozruchowyK 26, 28, 30 Stycznik

przełączeniowyFR 1, 2, 3 Przekaźnik

przeciążeniowyQ 1 Softstart

KM 1

Q 1

FR 1 FR 2 FR 3

K 25 K 27 K 29

K 26 K 28 K 30

Sekwencyjny rozruch silników przy użyciu softstartu

Połączenie z aparatem sterowniczym

Zasilanie sterowania

Napięcie zasilania sterowania to napięcie

doprowadzane do obwodu drukowanego,

wentylatorów itp. w softstarcie. Zaciski

oznaczone są zazwyczaj 1 i 2. Typowe

napięcie wynosi od 100 do 250 V AC.

Uziemienie robocze

W softstartach z zaciskiem FE (uziemienie

robocze) należy go połączyć z płytą

montażową jak najkrótszym kablem.

Zapewni to najbardziej niezawodne działa-

nie softstartu.

Obwód sterowania

Obwód sterowania służy do wydawania

sygnałów startu i stopu softstartowi, a cza-

sami wysyła także inne sygnały wejściowe.

Zależnie od softstartu napięcie sterujące

może pochodzić z samego softstartu lub

być dostarczane z zewnątrz. Najczęściej

napięcie sterujące wynosi 24 V DC. Ponadto

zależnie od modelu softstartu może być

wymagane utrzymywanie sygnałów lub

może wystarczać impuls.

Przekaźniki sygnałów wyjściowych

Niektóre Softstarty mogą wysyłać maksymal-

nie trzy sygnały wyjściowe. Są one opisane

w poniższej tabeli.

Wyjście analogowe

Niektóre softstarty wyposażone są w sygnał

wyjścia analogowego, który można połą-

czyć z czujnikiem analogowym lub używać

jako wejście analogowe sterownika PLC.

Wyjście analogowe może służyć do monito-

rowania prądu dostarczanego do silnika za

pomocą amperomierza analogowego tak,

aby nie trzeba było korzystać z zewnętrz-

nego transformatora prądu.

Schematy połączeń można znaleźć, odwie-

dzając stronę www.abb.com/lowvoltage.

Run Zwierany jest jak najszybciej od chwili wydania sygnału startu i pozo-

staje zwarty przez cały czas, kiedy softstart dostarcza napięcie do

silnika. Służy zazwyczaj do sterowania stycznikiem linii.

TOR / By-pass Zwierany jest, gdy softstart osiągnie szczyt rampy (do silnika

dopływa pełne napięcie) i pozostaje zwarty, dopóki nie zostanie

wydany sygnał stopu. Służy zazwyczaj do sterowania zewnętrznym

stycznikiem obejściowym.

Event Zwarcie (lub rozwarcie) tego przekaźnika następuje, gdy wystąpi

jakakolwiek usterka lub wyzwolenie zabezpieczeń. Może służyć do

sygnalizowania błędu lub rozwierania stycznika linii.


Przekaźniki sygnałów wejściowych w softstartach

Połączenie softstartu z magistralą polową

Połączenie

Obecnie wiele softstartów można połączyć

ze sterownikiem PLC za pośrednictwem

magistrali polowej jak Profi bus lub Modbus.

Zależnie od softstartu i protokołu magistrali

polowej może być możliwe uruchamianie

i zatrzymywanie softstartu, przeglądanie

informacji o statusie i zmienianie ustawień

softstartu z poziomu sterownika PLC. Do

połączenia softstartu ABB z magistralą

polową służy złącze (gniazdo/wtyk). Należy

tylko odpowiednio dobrać wtyk do stoso-

wanego protokołu. Schemat takiego połą-

czenia pokazano po prawej stronie. Bliższe

szczegóły dotyczące połączenia znajdują się

w podręcznikach do poszczególnych proto-

kołów magistrali polowej, które są dostępne

na stronie www.abb.com/lowvoltage.

Pliki oprogramowania

W przypadku większości protokołów magi-

strali polowej do programowania sterownika

PLC potrzebny jest specjalny plik oprogra-

mowania. W poniższej tabeli podane jest,

Protokół magi-

strali polowej

Rodzaj pliku Wersje

Profi bus plik-gsd Najnowsza wersja pliku gsd-fi le pasuje do

wszystkich wersji softstartów. Ten sam plik

pasuje zarówno do DP/V0, jak i DP/V1

Modbus Nie jest wymagany

plik oprogramowania

–

DeviceNet plik-eds do DeviceNet Wersja pliku oprogramowania musi

pasować do wersji softstartu.

CANopen plik-eds do CANopen Wersja pliku oprogramowania musi

pasować do wersji softstartu.

jakich plików wymagają różne protokoły.

Jest bardzo istotne, aby używany plik opro-

gramowania pasował do wersji softstartu.

Do każdej wersji pliku oprogramowania ist-

nieje ponadto stosowny dokument z opisem

informacji, jakie można wysyłać. Zarówno

pliki oprogramowania, jak i ich dokumenta-

cja, jest dostępna na stronie www.abb.com/

lowvoltage.


Made in Sweden

PTCKey-Pad Fieldbus

Made in Sweden

PTCKey-Pad Fieldbus

Sterowanie 2-fazowe a 3-fazowe

Tradycyjnie softstartery zbudowane są z 6 tyrystorów, z których po dwa połączone są

ze sobą przeciwsobnie w każdej z trzech faz i sterują napięciem wyjściowym

przekazywanym do silnika. Aby jednak zmniejszyć liczbę elementów i zminimalizo-

wać wymiary softstartu, możliwe jest rozwiązanie, w którym sterowanie obejmuje

tylko 2 z 3 faz. W tym rozwiązaniu trzecia faza po prostu przechodzi przez softstart,

który nie steruje jej napięciem ani prądem. Softstart sterujący tylko 2 z 3 faz nazy-

wany jest „softstartem sterowanym 2-fazowo” i będzie działał tak samo jak softstart

sterowany 3-fazowo z kilkoma wyjątkami opisanymi poniżej.

Brak możliwości połączenia wewnątrz

obwodu w trójkąt

Ponieważ jedna z faz nie jest sterowana

przez softstart, więc prąd przechodziłby

przez tę fazę, nie wydając sygnału startu

softstartowi. Silnik nie zostałby wtedy uru-

chomiony, lecz by się rozgrzewał, aż wresz-

cie uległby uszkodzeniu.

Nawet, gdyby zastosować stycznik liniowy,

aby zapobiec temu problemowi podczas

postoju, prąd nie byłby wtedy w ogóle

redukowany podczas rozru chu, a przecież

redukcja prądu to najwięk sza korzyść

z zastosowania softstartu.

Niektóre softstarty sterowane 2-fazowo

tworzą składową DC

Podczas stopniowego obniżania i podnosze-

nia napięcia przez sterowanie tylko 2 fazami

powstaje składowa DC, która działa hamu-

jąco i redukuje moment obrotowy, co obja-

wia się bardzo hałaśliwym rozruchem. Na

rynku jest bardzo niewiele sterowanych

2-fazowo softstartów, które wyposażone są

w skomplikowane układy eliminujące tę

składową DC. Należą do nich między innymi

softstarty produkowane przez ABB.

Stosowanie tego specjalnego algorytmu jest

nie zbędne, aby wykorzystać sterowane

2-fazowo softstarty do większych silników.


Silnik

SoftstartSCRSCR

Softstart sterowany 2-fazowo działa dobrze:

- w większości normalnych instalacji,

- we wszystkich segmentach rynku,

- gdy wymagane jest sterowanie momentem

obrotowym,

- przy rozruchu normalnym lub o wysokiej

mocy,

- gdy wymagane jest rozwiązanie tanie

i kompaktowe.

Lekkie niezrównoważenie prądów

podczas rozruchu

Jeśli używany jest sterowany 3-fazowo soft-

start, prąd rozruchowy będzie się rozkładał

na trzy fazy. Jeśli softstart sterowany jest

2-fazowo, w fazie pozbawionej sterowania

prąd będzie wyższy, niż w pozostałych

dwóch fazach. W efekcie maksymalny prąd

będzie w softstarcie sterowanym 2-fazowo

wyższy niż w softstarcie sterowa nym

3-fazowo. To niezrównoważenie występuje

tylko przez krótką chwilę podczas rozruchu

i zatrzymania. W trakcie ciągłej pracy prądy

będą zrównoważone.

Kiedy softstart sterowany 2-fazowo jest dobrym rozwiązaniem?

Softstart sterowany 3-fazowo lepiej się

sprawdzi, gdy:

- wymagany jest jak najniższy prąd rozru-

chowy,

- wymagane jest połączenie wewnątrz

obwodu w trójkąt,

- występuje problem z brakiem zrównowa-

żenia prądów podczas rozruchu i zatrzy-

mywania.


Softstarty sterowane 2-fazowo Softstarty sterowane 3-fazowo

dwufazowe trzyfazowe

Ustawienia

Ten rozdział zawiera krótki opis najważniejszych parametrów, jakie można ustawić w softstartach. Nie każde z tych ustawień dostępne jest we wszystkich softstartach, a pewne ustawienia mogą być dostępne zależnie od rodzaju i modelu softstartu. Do regulacji ustawień mogą służyć potencjometry, mikroprzełączniki, klawiatura, komputer itp.

Czas narastania to czas, przez który soft-

start podnosi napięcie od wartości począt-

kowej aż do pełnego napięcia. Nie powinno

to trwać zbyt długo, ponieważ spowodowa-

łoby tylko niepotrzebne rozgrza nie silnika

i ryzyko wyzwolenia przekaźnika przeciąże-

niowego.

Uważa się często mylnie, że ten parametr

wyznacza moment rozruchu, czyli moment

osiągnięcia pełnej prędkości przez silnik. To

jednak nieprawda. Parametr czasu narasta-

nia wyznacza tylko moment, w którym soft-

start zacznie doprowadzać do silnika pełne

napięcie. Jeśli silnik nie jest pod obciąże-

niem, rozruch silnika nastąpi prawdopodob-

nie szybciej niż wynikałoby z nastawionego

czasu narastania. Jeśli natomiast jest pod

dużym obciążeniem, rozruch będzie trwał

prawdopodobnie dłużej.

Czas redukowania umożliwia łagodne

hamowanie silnika, np. pompy lub transpor-

tera taśmowego. Czas redukowania to czas

potrzebny na obniżenie pełnego napięcia do

poziomu napięcia końcowego. Jeśli czas

redukowania wynosi zero, zatrzymanie reali-

zowane będzie jako bezpośrednie.

Regulacja momentu obrotowego to funk-

cja sterowania momentem obrotowym sil-

nika zamiast napięciem. Jest to przydatne

zwłaszcza do zatrzymywania pomp, aby

uniknąć uderzenia hydraulicznego wody.

W softstartach z regulacją momentu obroto-

wego można wybrać, czy czas narastania

lub redukowania będzie dotyczył momentu


Wykres przedstawiający czas narastania, czas redukowania i napięcie początkowe

Napięciepoczątkowe

(Uini)

Czas redukowania

Czas

Ue

Czasnarastania

obrotowego czy napięcia podczas rozruchu

i hamowania. Parametry te nazywane są try-

bem rozruchu i trybem zatrzymania.

Napięcie początkowe nazywane jest cza-

sami „pedestal voltage”. Jest to punkt, od

którego rozpoczyna się narastanie napięcia

w softstarcie. Moment obrotowy silnika

spada wraz z kwadratem napięcia i jeśli

ustawienie napięcia jest zbyt niskie, np.

20%, moment rozruchowy wyniesie tylko

0,22 = 0,04 = 4% i silnik nie ruszy od razu.

W związku z tym bardzo ważne jest znale-

zienie poziomu na tyle wysokiego, aby

silnik od razu ruszył bez niepotrzebnego

nagrzewania się.

Napięcie końcowe to poziom napięcia, do

którego softstart redukuje napięcie przez

ustawiony czas podczas hamowania. W tym

momencie silnik powinien być już zatrzymany,

a softstart odetnie dopływ prądu do silnika,

aby nie rozgrzewał się on niepotrzebnie.

Regulowany prąd znamionowy silnika

umożliwia ustawienie w softstarcie prądu

znamionowego obs ługiwanego silnika.

Ustawienie to będzie miało wpływ także na

inne wartości, jak poziom wyzwalania elektro-

nicznego zabezpieczenia przeciążeniowego

i innych zabezpieczeń, a także poziom funkcji

limitu prądu.


Ustawienia

Ograniczenie prądu można ustawić w insta-

lacjach wymagających pewnego ogranicze-

nia prądu rozruchowego lub w przypadku

rozruchu o wysokiej mocy, gdy uzyskanie

idealnego rozruchu przy ustawieniu tylko

napięcia początkowego i czasu narastania

jest utrud nione. Gdy softstart osiągnie

nastawiony poziom prądu, napięcie prze-

staje narastać do momentu, gdy prąd spad-

nie poniżej zadanej nastawy, i dopiero wtedy

narasta dalej aż do osiągnięcia pełnego

napięcia. Ponie waż maksymalny prąd (prąd

rozruchu bez pośredniego) spada w miarę

narastania prędkości, napięcie można stop-

niowo zwiększać bez przekraczania usta-

wionego limitu prądu.

Funkcja ograniczenia prądu w softstarcie uniemożliwia przekroczenie ustawionego poziomu prądu

Wymagane jest silniejsze obniżenie prądu i napięcia na początku rozruchu.

Utrzymywanie napięcia na stałym poziomie sprawi, że prąd będzie utrzymywany na ustawionym poziomie


I

rpm

stałe napięcie osiągnięcie ustawionego poziomu ograniczenia prądu

Czas

ustawiony czas narastania

I

5

2

ustawiony poziom ograniczenia prądu

Czas

Zalecane ustawienia

Wymagane ustawienia softstartu różnią się w zależności od instalacji, rodzaju i wiel-

kości obciążenia, charakterystyki silnika itp. Ustawienia proponowane poniżej są

tylko zaleceniami ogólnymi i należy weryfi kować ich poprawność w każdym przy-

padku indywidualnie.

Jeśli używany jest sterowany 2-fazowo softstart, może być wymagane nieco wyższe usta-

wienie napięcia początkowego i limitu prądu.

Zalecane ustawienia w przypadku korzystania z softstartu

Rodzaj obciążenia Czas narastania (s)

Czas redukowania (s)

Napięcie początkowe Uini (%)

Limit prądu (x Ie)

Regulacja momentu podczas hamowania(jeśli jest dostępna)

Wentylator osiowy 10 Wył. 30 4,0 Wył.

Piła taśmowa 10 Wył. 30 4,0 Wył.

Ster strumieniowy 10 Wył. 30 1,5 – 3 Wył.

Wentylator odśrodkowy 10 Wył. 30 4,0 Wył.

Pompa odśrodkowa 10 10 – 20 30 3,5 Wł.

Piła tarczowa 10 Wył. 30 4,0 Wył.

Sprężarka 5 Wył. 30 3,5 Wył.

Transporter taśmowy 10 Wył. 40 4,0 Wył.

Kruszarka 10 Wył. 30 4,0 Wył.

Frezarka 10 Wył. 30 4,0 Wył.

Schody ruchome 10 Wył. 30 3,5 Wył.

Szlifi erka 10 Wył. 30 4,0 Wył.

Pompa wysoko-ciśnieniowa

10 10 50 4,5 Wł.

Pompa hydrauliczna 10 Wył. 30 3,5 Wył.

Dźwig/winda 10 Wył. 30 3,5 Wył.

Młyn 10 Wył. 30 4,0 Wył.


Praca w strefi e zagrożenia wybuchem (Ex)

Jeśli w zakładzie są miejsca, gdzie występuje zagrożenie wybuchem wskutek obec-

ności wybuchowej mieszaniny gazów, materiałów wybuchowych lub pyłu palnego

innego niż pył wybuchowy, stosowanie elementów elektrycznych podlega specjal-

nym przepisom.

Poszczególne klasy ochrony przeciwwybuchowej (Ex) opisane są w następujących

częściach normy IEC 60079:

IEC 60079-1 obudowy ognioszczelne „d”

IEC 60079-2 obudowy gazowe z nadciśnieniem „p”

IEC 60079-5 osłona piaskowa „q”

IEC 60079-6 osłona olejowa „o”

IEC 60079-7 wzmocniona budowa „e”

IEC 60079-11 iskrobezpieczeństwo „i”

IEC 60079-18 hermetyzacja „m”

IEC 60079-22 górnicze lampy czołowe do kopalń, gdzie występuje metan (w trakcie analiz)

Przykład: Aparatura elektryczna do stref zagrożenia wybuchem w osłonie olejowej „o” jest oznaczana jako Exo

Miejsca i strefy niebezpieczne

Miejsca niebezpieczne podzielone są na

następujące strefy:

Strefa 0

Miejsce, w którym wybuchowy gaz obecny

jest zawsze lub przez dłuższy czas. W takiej

strefi e mogą być stosowane tylko iskrobez-

pieczne obwody kategorii Exi. Silniki są

zatem wykluczone.

Strefa 1

Miejsce, w którym istnieje prawdopodo-

bieństwo wystąpienia wybuchowego gazu

w trakcie normalnej pracy. W tej strefi e mogą

być używane silniki kategorii Exd, Exe i Exp.

Strefa 2

Miejsce, w którym wystąpienie wybucho-

wego gazu w trakcie normalnej pracy jest

mało prawdopodobne, a jeśli nawet ona

wystąpi, to tylko przez krótki czas. Oczy-

wiście można wtedy używać aparatów

dopusz czonych do użytku w strefach 0 i 1.

W pewnych warunkach urządzenia, np. silniki,

nie muszą odznaczać się konstrukcją prze-

ciwwybuchową.


Przykładowa klasyfi kacja i zakres stref niebezpiecznych

w zbiorniku

3 m

3 m

r4.5 m

Powierzchnia cieczy

Wysokość ściany

Do ścianyDo ściany

Strefa Strefa Strefa

Wybór położenia i modelu softstartu do

stref zagrożenia wybuchem

Jeśli softstart będzie używany w instalacji

stwarzającej zagrożenie wybuchem umiesz-

cza się go zazwyczaj w osobnej obudowie

poza jakimikolwiek strefami niebezpiecz-

nymi. Należy zastosować specjalny prze-

kaźnik przeciążeniowy przeznaczony do

silników używanych w strefach zagrożenia

wybuchem, np. od TA25DU ... V1000 do

T900DU/SU...V1000. Ponadto wymagana

jest specjalna wersja uniwersalnego sterow-

nika silnika. Tego rodzaju przekaźnik odznacza

się bardziej precyzyjną krzywą wyzwalania

niż standardowy. Należy na to zwrócić

szczególną uwagę.

Rodzaj i wielkość softstartu i innych apara-

tów w obwodzie należy wybrać według

koordynacji typu 2.

ATEX

ATEX to skrót od ATmosphere EXplosible,

który oznacza aparaty i miejsca pracy

dopuszczone do użytku w strefi e za-

grożenia wybuchem. Oznaczenie ATEX

nadawane jest na podstawie dwóch

dyrektyw UE:

• dyrektywa 94/9/WE w sprawie urządzeń

i systemów ochronnych przeznaczonych

do użytku w przestrzeniach zagrożonych

wybuchem (ATEX 95)

• dyrektywa 99/92/WE w sprawie mini-

malnych wymagań dotyczących bezpie-

czeństwa i ochrony zdrowia pracowników

zatrudnionych na stanowiskach pracy, na

których może wystąpić atmosfera wybu-

chowa (ATEX 137)

Uwaga!Wszelkie aparaty elektryczne, które używane będą w którejkolwiek ze stref niebezpiecznych, muszą być umieszczone w specjalnej obudowie. Tego rodzaju obudowa (np. stalowa skrzynka) musi być w stanie wytrzy-mać wewnętrzny wybuch któregokol-wiek z elementów, nie wypuszczając niczego do otoczenia. Takie rozwią-zanie jest zasadniczo bardzo niety-powe.


Koordynacja

Przez koordynację rozumiemy wybraną kombinację aparatów elektrycznych, która

jest bezpieczna dla ludzi i otoczenia, nawet w razie wystąpienia w układzie przecią-

żenia lub zwarcia.

Grupa skoordynowana musi spełniać cztery zasadnicze funkcje:

• Zabezpieczenie przed przeciążeniami. Zabezpieczenie, które chroni wszystkie elementy,

kable i silnik przed przegrzaniem, i jest aktywne przy wszystkich wartościach prądu aż do

prądu blokady wirnika. Aparat ten wysyłać będzie sygnał wyzwolenia do aparatu rozłą-

czającego, którym zazwyczaj jest stycznik używany do sterowania silnikiem.

• Sterowanie silnikiem. Ta funkcja wykonywana jest zazwyczaj przez stycznik.

• Zabezpieczenie przed zwarciami, które eliminuje każdy prąd powyżej prądu blokady

wirnika, tzn. wszystkie prądy zwarciowe.

• Izolacja. Utworzenie izolacyjnej szczeliny powietrznej w przypadku otwarcia w trosce

o bezpieczeństwo osób.

Koordynacje softstartów ABB wykonane są zgodnie z normą IEC 60947-4-2

„Półprzewodnikowe sterowniki i rozruszniki do silników prądu przemiennego” oraz normą

EN 60947-4-2. Postanowienia ogólne zawarte w normie IEC 60947-1 mają zastosowanie

do normy IEC 60947-4-2 tam, gdzie są przywołane.

W normie IEC 60947-4-2 wyznaczone są

dwa typy koordynacji zależnie od ocze-

kiwanego poziomu ciągłości działania.

Typ 1:

Koordynacja wymaga, aby w stanie zwarcia

aparat nie stwarzał zagrożenia dla osób ani

instalacji. Jego dalsze działanie może jed-

nak wymagać naprawy i wymiany części.

Typ 2:

Koordynacja wymaga, aby w stanie zwarcia

aparat nie stwarzał zagrożenia dla osób ani

instalacji oraz był zdatny do dalszego działa-

nia. W przypadku hybrydowych sterowni-

ków i rozruszników uwzględnione jest ryzyko

zgrzewania stykowego i producent powi-

nien wskazać środki, jakie należy pod jąć

podczas serwisowania aparatury.

Uwaga!Jeśli softstart używany jest w koordy-nacji typu 2 i wystąpiło zwarcie, należy zaakceptować wymianę bezpieczników i restart. Osiągnięcie koordynacji typu 2 z softstartem możliwe jest tylko przy użyciu bezpieczników półprzewodni-kowych.


Kategoria zastosowania Typowe zastosowanie Uwaga

AC-53a Sterowanie silnikami klatkowymi: praca przez 8 h z prądem pod obciążeniem do rozruchu, przyspieszania, pracy

Softstart przeznaczony do

użytku bez zewnętrz nego

stycznika obejścio wego

AC-53b Sterowanie silnikami klatkowymi: praca sporadyczna

Softstart przeznaczony

do użytku z zewnętrznym

stycznikiem obejściowym.

Kategorie zastosowania

Niektóre kategorie zastosowania opisane są w normie IEC 60947-4-2 „Półprzewodnikowe

sterowniki i rozruszniki do silników prądu przemiennego”. Softstarty niskonapięciowe

ABB należą do kategorii AC-53, która dotyczy sterowania silnikami klatkowymi. Ta kate-

goria podana jest w nagłówku tabel koordynacji softstartu.

Uwaga!

Obwód obejścia wbudowany jest tylko w niektórych softstartach ABB. Ponie-waż jednak wszystkie softstarty ABB spełniają konstrukcyjnie wyma gania kategorii zastosowania AC-53a, doda-wanie zewnętrznego stycznika obej-ściowego nigdy nie jest konieczne.


Bezpieczniki gL/gG służą do ochrony kabli

i zawierają zarówno wyzwalacz zwarciowy,

jak i przeciążeniowy termiczny (5 s > 3,5 x In).

Użycie tego rodzaju bezpieczników z soft-

startem umożliwia osiągnięcie koordynacji

typu 1. Osiągnięcie koordynacji typu 2

wymaga użycia bezpieczników półprze-

wodnikowych.

Bezpieczniki aM zapewniają tylko zabezpie-

czenie przeciwzwarciowe (5 s > 9 x In). Jako

termicznego zabezpieczenia przeciąże-

niowego należy użyć osobnego aparatu

zabezpieczającego. Użycie tego rodzaju

bezpieczników z softstartem umożliwia

osiągnięcie koordynacji typu 1. Osiągnięcie

koordynacji typu 2 wymaga użycia bez-

pieczników półprzewodnikowych.

MCCB to skrót oznaczający kompaktowy

wyłącznik nadprądowy, który zazwyczaj

zawiera zarówno wyzwalacz przeciąże niowy

termiczny, jak i zwarciowy. W układzie

z kompaktowym wyłącznikiem nadprądo-

wym można osiągnąć koordynację typu 1.

Osiągnięcie koordynacji typu 2 wymaga

użycia bezpieczników półprzewodnikowych.

Typy zabezpieczeń

Na rynku są dostępne różne rodzaje zabezpieczeń aparatury elektrycznej. Różnią się

one pod względem funkcji i parametrów. Zastąpienie jednego typu innym wymaga

z reguły sprawdzenia, jakie inne aparaty zabezpieczające znajdują się w obwodzie.

Zastąpienie jednego bezpiecznika 100 A innym bezpiecznikiem 100 A (o tej samej

wartości znamionowej) bez uzgodnienia ich typów powoduje ryzyko utraty ochrony.

Pierwszy bezpiecznik może zawierać zarówno wyzwalacz zwarciowy, jak i termiczny,

a inny zapewniać tylko zabezpieczenie zwarciowe.

MMS to skrót oznaczający wyłącznik silni-

kowy, czyli aparat pełniący funkcję rozłącznika

izolacyjnego, wyzwalacza przeciążeniowego

termicznego i zwarciowego. Zakres mocy

wyłączników silnikowych sięga około 100 A.

W układzie z wyłącznikiem silnikowym

można osiągnąć koordynację typu 1.

Osiągnięcie koordynacji typu 2 wymaga

użycia bezpieczników pół przewodnikowych.

Bezpieczniki półprzewodnikowe (szybkie) to

jedyny rodzaj bezpieczników, które są na

tyle szybkie, aby w układzie z softstartem

umożliwić osiągnięcie pełnej koordynacji

typu 2. Jako uzupełnienie bezpiecznika tego

rodzaju wymagany jest zawsze osobny

przekaźnik przeciążeniowy do ochrony sil-

nika. Jeśli zamiast bezpiecznika półprze-

wodnikowego zostanie użyty wyłącznik

kompaktowy, silnikowy lub podobny, możliwe

będzie osiągnięcie koordynacji tylko typu 1.



Obszar, w którym stan-dardowe bezpieczniki nie są wystarczająco szybkie, aby osiągnąć koordynację typu 2

Prąd

Czas

Przeciążenie

(termiczne lub elektroniczne)

Bezpieczniki gL/gG

Bezpieczniki aM

Bezpieczniki półprzewodnikowe

MCCB

MMS

Tabele koordynacji

Tabele koordynacji softstartów można znaleźć na stronie internetowej

www.abb.com/lowvoltage, klikając łącza „Narzędzia programowe” i „Tabele koordy-

nacji – ochrona silników”.

Tabele koordynacyjne będą wyświetlane w postaci następującego ekranu:

Aby znaleźć poprawne tabele koordynacyjne, należy po prostu wybrać opcje w górnej części

ekranu. Opcje, które są istotne w przypadku wyboru softstartu, opisane są poniżej.

Aparaty zabezpie-czające

Fuses (bezpieczniki standardowe lub półprzewodnikowe)

MCCB

MMS

Starting type (rodzaj rozruchu)

Softstarter Normal Start In Line (softstart, normalny rozruch, połączenie w szereg)

Softstarter Normal Start Inside Delta (softstart, normalny rozruch, połączenie wewnątrz obwodu w trójkąt)

Voltage (V) Znamionowe napięcie łączeniowe instalacji

Iq (kA) Znamionowy prąd zwarciowy

Coordination type Typ koordynacji 1 lub 2

Motor kW Zakres mocy znamionowej silnika


Sposób czytania tabel koordynacji

Zależnie od wybranych opcji zostanie wyświetlona tabela koordynacji podobna do przed-

stawionej poniżej.

Motor Oznacza znamionową moc wyjściową silnika i maksy malny prąd.

Jeśli dane te nie pokrywają się w pełni z danymi faktycznego silni-

ka, wyboru należy dokonać na podstawie maksymalnego prądu.

Softstarter Oznacza rodzaj i rozmiar softstartu odpowiedniego do tego silnika.

Moulded Case

Circuit Breaker

Oznacza rodzaj i prąd wyzwolenia magnetycznego wyłącznika

kompaktowego.

Switch fuse Oznacza prąd znamionowy i rodzaj bezpieczników oraz rozłącz-

nik z bezpiecznikiem odpowiedni do tych bezpieczników.

Manual Motor Starter Oznacza rodzaj wyłącznika silnikowego, prąd wyzwolenia ma-

gnetycznego i zakres regulacji prądu.

Overload protection

device

Oznacza rodzaj i zakres regulacji zewnętrznego lub wbudowa-

nego zabezpieczenia przeciążeniowego.

Line contactor Oznacza odpowiedni stycznik liniowy (główny) do silnika.

Ten stycznik jest podawany dla kategorii AC-3.

By-pass contactor Oznacza odpowiedni stycznik obejściowy. Koordynacja

nie wymaga jednak stycznika obejściowego.

Ten stycznik jest podawany dla kategorii AC-1.

Max. Ambient

Temperature

Oznacza maksymalną dozwoloną temperaturę otoczenia.


Połączenie rozrusznika i bezpieczników w szeregKoordynacje z połączeniem aparatów w szereg oparte są na tym schemacie obwodu.

Należy zaznaczyć, że koordynacja nie wymaga

stycznika obejściowego.

Połączenie rozrusznika wewnątrz obwodu w trójkąt i bezpieczników w szeregKoordynacje z połączeniem softstartu we-wnątrz obwodu w trójkąt oparte są na tym schemacie obwodu.

Należy zaznaczyć, że koordynacja nie wymaga stycznika obejściowego.

Koordynacje

Połączenie rozrusznika w trójkącie wewnętrznym i bezpieczników w szeregStycznik liniowy AC-3Stycznik obejściowy AC-1Połączenie stycznika liniowego i stycznika obejściowego wewnątrz obwodu w trójkąt

Połączenie rozrusznika i bezpieczników w szeregStycznik liniowy AC-3Stycznik obejściowy AC-1

W wielu softstartach przekaźnik

przeciążeniowy jest wbudowany

Bezpieczniki do softstartów PSTB

należy umieszczać wewnątrz

obwodu wewnętrznego trójkąta.

Dalszych informacji udziela ABB.


M

Rozłącznik z bezpiecznikiemBezpiecznik półprzewodnikowy

Stycznik liniowy

Przekaźnik przeciążeniowy

Stycznik obejściowySoftstart

Silnik

M

Rozłącznik z bezpiecznikiemBezpiecznik półprzewodnikowy

Stycznik liniowy

Przekaźnik przeciążeniowyStycznik obejściowy

Softstart

Silnik

Informacje środowiskowe

Wpływ produktu na środowisko staje się obecnie coraz ważniejszą kwestią zarówno

przy projektowaniu nowych aparatów, jak i aktualizacji istniejących. ABB wkłada

wiele wysiłku w to, aby każdy wyrób ABB był jak najmniej szkodliwy dla otoczenia.

RoHS (Restriction of Hazardous

Substances)

RoHS to dyrektywa określająca, jakich sub-

stancji nie wolno stosować w pewnych pro-

duktach. Dyrektywa RoHS dotyczy głównie

artykułów powszechnego użytku i softstarty

jej nie podlegają.

Mimo to większość softstartów ABB spełnia

wymagania dyrektywy RoHS.


Harmoniczne

Harmoniczne to niepożądane napięcia i prądy występujące w prawie każdym układzie

elektrycznym, które zawsze są wielokrotnością częstotliwości znamionowej.

Typowe harmoniczne to 3., 5., 7., 9. itp. Harmoniczne przyczyniają się do niepotrzebnego

nagrzewania silników, kabli i innych aparatów, przez co aparatura ta może szybciej

ulec zużyciu, jeśli będzie przez długi czas pod ich wpływem.

Czasami może też zaburzać działanie elektroniki i układów. Składowe harmoniczne

i ich poziom w naturalny sposób zależą od źródła, ale także od kilku innych parame-

trów, jak impedancja w sieci zasilającej, silnika, kondensatorów i innych aparatów

należących do układu. Inaczej mówiąc, jest to zjawisko dość skomplikowane.

Składowe harmoniczne i softstarty

Kwestia składowych harmonicznych nie ma

właściwie żadnego znaczenia dla zastoso-

wania softstartów. Odbicia te pochodzą

zazwyczaj z napędów o zmiennej prędkości,

w których harmoniczne generowane są bez

przerwy. Filtry wymagane są w każdej

sieci publicznej i bardzo często używane

są także w sieciach przemysłowych.

W naszych softstartach spełniamy wyma-

gania dyrektywy EMC dotyczące emisji

zakłóceń i odporności na nie i poza tym nie

jest wymagane podejmowanie żadnych

szczególnych działań w tej kwestii.


Stycznik głównyP Czy jest wymagane, aby połączyć stycz-

nik główny szeregowo przed softstartem?

O Chociaż softstart w ogóle nie wymaga stycznika głównego, to zalecamy zasto-sowanie go jako wyłącznika awaryjnego i/lub wyzwalacza przekaźnika przeciąże-niowego. W niektórych instalacjach stycznik główny można zastąpić wyłącz-nikiem kompaktowym.

Temperatura otoczeniaP Czy można używać softstartu, gdy tem-

peratura otoczenia jest wyższa niż war-tość zalecana podczas pracy?

O Softstart może normalnie działać przy wyższej temperaturze otoczenia podczas pracy, o ile prąd znamionowy układu zostanie proporcjonalnie obniżony zgodnie z zaleceniami producenta.

Zastosowanie softstopu w instalacjachP W jakich instalacjach przydatny jest

softstop?

O Softstop najbardziej przydaje się w instalacjach pomp i transporterów taśmowych.

Zalety obwodu obejściowegoP Jaki jest pożytek z obwodu

obejściowego?

O Redukcja strat mocy. Ponadto istnieje możliwość zastosowania mniejszej i bardziej szczelnej (wyższy stopień IP) obudowy ze względu na to, że nie jest wymagana wentylacja.

Utrata mocyP Jaka jest strata mocy softstartu podczas

pracy ciągłej?

O Takie dane można znaleźć w katalogu. W przypadku softstartów ABB można to obliczyć z następującego wzoru (przykład dotyczy PST30...300):PLtot = [3 x Ie x 1,0] + 50 (W) Ta wartość spadnie do zaledwie 50 W, jeśli zastosowany zostanie obwód obejściowy. To jest moc wentylatorów chłodzą cych, obwodów drukowanych itp.Ie jest prądem łączeniowym silnika.

Obciążenia rezystancyjneP Czy softstart działa z obciążeniami

pojemnościowymi lub rezystancyjnymi?

O Nie, wszystkie softstarty ABB są przezna czone do obsługi wyłącznie obciążeń indukcyjnych.

Banki kondensatorówP Gdzie należy umieszczać banki konden-

satorów do kompensacji współczynnika mocy, jeśli używane są softstarty?

O Banków kondensatorów nie można umieszczać między softstartem a silni-kiem, ponieważ mogłoby to spowodować uszkodzenie softstartu. Banki kondensa-torów należy zamiast tego umieszczać na linii bocznej softstartu.

Kategoria zastosowaniaP Jaka powinna być kategoria zastosowania stycznika głównego i stycznika obejściowego?

O Stycznik główny: zawsze AC-3. Stycznik obejściowy: można użyć kate-

gorii AC-1.

Często zadawane pytania


Sygnalizacja usterki podczas rozruchuP Dlaczego softstart sygnalizuje usterkę,

gdy sygnał startu wydany zostanie równocześnie stycznikowi głównemu i softstartowi?

O Jeśli zwarcie stycznika głównego nastąpi zbyt późno, softstart zasygnalizuje to jako utratę fazy. Problem ten można rozwiązać, opóźniając sygnał startu softstartu o około 0,5 s.

Próba bez silnikaP Czy można wypróbować działanie

softstartu bez silnika?

O Nie jest to możliwe z tego względu, że nie przepływałby wtedy prąd przez softstart, a niektóre rodzaje sygnalizowałyby oprócz tego utratę obciążenia.

Wyzwolenie przekaźnika przeciążenio-wego podczas rozruchuP Dlaczego podczas rozruchu następuje

wyzwolenie przekaźnika przeciążenio-wego?

O Możliwe przyczyny mogą być następu-jące: • zbyt niski limit prądu • zbyt długi czas narastania • zbyt niskie napięcie początkowe • niewłaściwa klasa wyzwalania zabezpieczenia przeciążeniowego • niewłaściwe ustawienie w zabez- pieczeniu przeciążeniowym

Osobny przekaźnik przeciążeniowy

w układzie z obwodem obejściaP Czy w przypadku korzystania z softstartu z wbudowanym elektronicznym przekaźni-kiem przeciążeniowym i obwodem obejścia jest potrzebny osobny przekaźnik przecią-żeniowy?

O Jeśli przekładniki prądowe softstartu można tak zamontować, aby pomiar mógł być wykonywany podczas korzy-stania z obwodu obejścia, osobny prze-kaźnik nie jest wymagany. W przeciwnym razie tak.

Różne częstotliwościP Czy ten sam softstart może być używany

w sieciach 50 i 60 Hz?

O Jest to możliwe ze wszystkimi typami softstartów ABB pod warunkiem, że przebieg krzywej jest sinusoidalny.

Fluktuacje napięciaP Jakie fl uktuacje napięcia tolerują

softstarty?

O Wartość minimalna i maksymalna, przy której możemy zagwarantować pełną sprawność, wynoszą odpowiednio -15% i 10% wartości znamionowej.Jest to zgodne z normą IEC.

Przykład: PSR25-600-70. Napięcie łączeniowe tego produktu wynosi 208 V ... 600 V np. 208 V -15% ... 600 V +10%.

Bezpieczniki półprzewodnikoweP Czy można stosować wyłącznie bezpiecz-

niki półprzewodnikowe?

O Użycie bezpiecznika półprzewodniko-wego pozwala na osiągnięcie koordynacji typu 2. Można użyć wyłącznika kompak-towego (MCCB) lub silnikowego (MMS), ale wtedy trzeba zadowolić się koordy-nacją typu 1. Opisane jest to dokładniej w rozdziale o koordynacji.


Często zadawane pytania

Ilości i jednostki

Długość

yd = jard

m = metr

mm = milimetr

cm = centymetr

in = cal

ft = stopa

km = kilometr

Czas

h = godzina

min = minuta

s = sekunda

Ciężar

oz = uncja

ib = funt

kg = kilogram

g = gram

Moc / energia

hp = koń mechaniczny

W = wat

kW = kilowat

kWh = kilowatogodzina

Objętość

l = litr

ml = mililitr

cu in = cal sześcienny

cu ft = stopa sześcienna

gal = galon

fl oz = uncja objętości

Elektryczne

A = amper

V = wolt

W = wat

Ω = om

F = farad


Masa koła zamachowego

mD2 lub GD2 (mD2 ~ GD2)

mD2 = Masa koła zamachowego, kpm2

GD2 = Masa koła zamachowego, kgm2

Relacja między momentem bezwład-ności a masą koła zamachowego

J =1

GD2 =1

mD24 4

J = Moment bezwładności, kgm2

mD2 = Masa koła zamachowego, kpm2

GD2 = Masa koła zamachowego, kgm2

Moment bezwładności wału pod obciążeniem przeliczany na wał silnika

J’b =Jb x nb

2

n2

J’b =Moment bezwładności przeliczany na wał silnika, kgm2

Jb =Moment bezwładności dla obciążenia, kgm2

nb = Prędkość obciążenia, obr./min

nr = Prędkość silnika, obr./min

W tym rozdziale podane są pewne przydatne wzory i przeliczniki.

Wzory służą do obliczania np. znamionowego momentu obrotowego silnika, momentu bez-

władności, masy koła zamachowego itp.

Przeliczniki służą do przekształcania np. wartości kW na hp, stopni Celsjusza na stopnie

Fahrenheita, km/h na mile na godzinę itp.

Formuły i przeliczniki

Prawo Ohma

I =U

R =U

U = I x RR I

I = Prąd (amper)

U = Napięcie (wolt)

R = Rezystancja (om)

Znamionowy moment obrotowy silnika

Mr =9550 x Pr

nr

Mr = Moment znamionowy, Nm

Pr = Moc znamionowa silnika, kW

nr = Prędkość znamionowa silnika, obr./min


J = m(R2 + r2)

2

J = Moment bezwładności, kgm2

m = Masa koła zamachowego, kg

R = Zewnętrzny promień, m

r = Wewnętrzny promień, m


Moment obciążenia wału pod obcią-żeniem przeliczany na wał silnika

M’b = Mb x nbnr

M’b = Moment obciążenia przeliczany na wał silnika, Nm

Mb = Moment obciążenia, Nm

nb = Prędkość obciążenia, obr./min

nr = Prędkość silnika, obr./min

Moc elektryczna

P = U x I x PF (1-fazowa)

1000

P = U x I x PF x √2 (2-fazowa)

1000

P = U x I x PF x √3 (3-fazowa)

1000

P = Moc w kW

PF = Współczynnik mocy


Długość

1 mila = 1,609344 km 1 km = 0,621 mili

1 jard = 0,9144 m 1 m = 1,09 jarda

1 stopa = 0,3048 m 1 m = 3,28 stopy

1 cal = 25,4 mm 1 mm = 0,039 cala

Prędkość

1 węzeł = 1,852 km/h 1 km/h = 0,540 węzła

1 mila/h = 1,61 km/h 1 km/h = 0,622 mili/h

1 m/s = 3,6 km/h 1 km/h = 0,278 m/s

Powierzchnia

1 akr = 0,405 ha 1 ha = 2,471 akra

1 ft2 = 0,0929 m2 1 m2 = 10,8 ft2

1 in2 = 6,45 cm2 1 cm2 = 0,155 in2

Objętość

1 ft3 = 0,0283 m3 1 m3 = 35,3 ft3

1 in3 = 16,4 cm3 1 cm3 = 0,0610 in3

1 galon = 4,55 l (UK) 1 l = 0,220 galona (UK)

1 galon = 3,79 l (US) 1 l = 0,264 galona (US)

1 półkwarta = 0,568 l 1 l = 1,76 półkwarty

Masa

1 lb = 0,454 kg 1 kg = 2,20 lb

1 oz = 28,3 g 1 g = 0,0352 oz

Przeliczniki


Moment obrotowy

1 Nm = 0,101kgm 1 kgm = 9,806 Nm


1 Nm2 = 2,42 ft.-lb2 1 ft.-lb2 = 0,41322 Nm2

1 kgm2 = 0,2469 ft.-lb2 1 ft.-lb2 = 4,0537 kgm2

1 oz.-in2 = 0,000434 ft.-lb2 1 ft.-lb2 = 2304,147 oz. in2

Siła

1 kp = 9,80665 N 1 N = 0,102 kp

1 lbf = 4,45 N 1 N = 0,225 lbf

Energia

1 kpm = 9,80665 J 1 J = 0,102 kpm

1 cal = 4,1868 J 1 J = 0,239 cal

1 kWh = 3,6 MJ 1 MJ = 0,278 kWh

Moc

1 KM = 0,736 kW 1 kW = 1,36 KM

1 KM = 0,746 kW (UK; US) 1 kW = 1,34 KM (UK; US)

1 kcal/h = 1,16 W 1 W = 0,860 kcal/h

Temperatura

0 °C = 32 °F

°C = 5 / 9 (°F -32)

0 °F = -17,8 °C

°F = 9 / 5 (°C +32)


Terminologia

AC Prąd przemienny.

Bezpieczniki Specjalny rodzaj szybkich bezpieczników, które półprzewodnikowe używane są jako zabezpieczenie tyrystora ze względu

na to, że zwykłe (gG/gL i aM) bezpieczniki nie są wystarczająco szybkie.

Bezwładność Miara oporu ciała na zmianę prędkości niezależnie od tego, czy ciało jest w ruchu ze stałą prędkością czy w stanie spoczynku. Prędkość może być obrotowa lub liniowa.

Bramka Element sterujący tyrystora. Jeśli do tyrystora przyło-żone zostanie niewielkie napięcie dodatnie, zacznie on przewodzić.

Cos phi Patrz Współczynnik mocy.

CSA Canadian Standard Association.

Cykl Sekwencja operacji, która powtarzana jest regularnie, lub czas wykonania jednej operacji.

Cykl pracy Cały cykl od jednego rozruchu do następnego, który obejmuje czas narastania, czas redukowania, zadzia-łanie i ewentualny czas wstrzymania.

Częstotliwość Liczba okresowych cykli na jednostkę czasu.

DC Prąd stały.

DOL Rozruch bezpośredni. Typowa metoda rozruchu.

EMF Siła elektromotoryczna, czyli inny termin określający napięcie lub różnicę potencjałów, np. napięcie gene-rowane przez silnik.

EPD Deklaracja środowiskowa produktu, czyli opis, jak dany produkt wpływa na środowisko.

ESD Wyładowanie elektrostatyczne.

FBP FieldBusPlug: złącze, które umożliwia dokonanie wyboru między różnymi protokołami magistrali polowej.

Hałas Niepożądane zakłócenia w nośniku komunikacji, które mogą zniekształcać przesyłane dane.


IEC Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna, która jest częścią Międzynarodowej Organizacji Normaliza-cyjnej (ISO).

Jog Chwilowe wprawienie silnika w ruch przez powtarza-jące się zwieranie obwodu przy użyciu elementu sty-kowego lub przycisku.

Klasa wyzwalania Klasa wyzwalania wyznacza czas rozruchu przy okre-ślonym prądzie, po którym następuje wyzwolenie. Istnieją różne klasy, np. 10, 20, 30 itp., przy czym klasa 30 zapewnia najdłuższy czas rozruchu.

Komunikacja szeregowa Sposób przekazywania danych w sieci między różny-mi węzłami przy użyciu pewnego rodzaju protokołu.

LCA Ocena cyklu życia, czyli analiza, jak produkt wpływa na środowisko od początku do końca istnienia.

LCD Wyświetlacz ciekłokrystaliczny, czyli element służący do wyświetlania wskazań w zegarkach elektronicznych, komputerach przenośnych i niektórych softstartach.

LED Dioda elektroluminescencyjna.

Łożysko Element służący do zmniejszenia tarcia między obra-cającymi się urządzeniami i zwiększenia ich trwałości.

Masa koła zamachowego Łączna masa (mD2 lub GD2) wirującego ciała, zazwy-czaj podawana w kpm2 lub kgm2. Wartość masy koła zamachowego to 4-krotność momentu bezwładności.

MCCB Kompaktowy wyłącznik nadprądowy

Mikroprocesor Centralna jednostka obliczeniowa zbudowana z ukła-dów scalonych o dużej skali integracji.

MMS Wyłącznik silnikowy

Moc Moc wykonywana w jednostce czasu określana w koniach mechanicznych (KM), watach (W) lub, najczęściej, kilowatach (kW).

Moc bierna Moc zużywana przez silnik na jego namagnesowanie.


Moc czynna Moc zużywana przez silnik, która jest przekształcana na pracę mechaniczną.

Moc pozorna Łączna moc zużywana przez silnik. Składa się na nią zarówno moc czynna, jak i bierna.

Moment obciążenia Moment hamujący wał silnika wywołany przez obcią-żenie. Jeśli moment hamujący jest równy lub prawie równy znamionowemu momentowi obrotowemu silnika, można go określić jako wysoki moment obciążenia.

Moment znamionowy Moment obrotowy silnika, który obraca się z prędkością znamionową.

Moment znamionowy Patrz Moment znamionowy.

Napięcie łączeniowe Napięcie, którym jest zasilany silnik, zazwyczaj 3-fazowe.

Napięcie obwodu sterowania Napięcie służące do sterowania softstartem (wyda-wania sygnałów startu/stopu).

Napięcie zasilania sterowania Napięcie, którym jest zasilany np. softstart.

NEMA The National Electrical Manufacturers Association (USA)

Normalny rozruch Rozruch z obciążeniem, które jest bardzo małe lub ma średnio wysoki moment bezwładności. Jako rozruch normalny można określić czas rozruchu bezpośred-niego krótszy niż 5 sekund.

Obejście Stycznik obejściowy służy do obejścia innego aparatu, np. softstartu, w celu zmniejszenia strat mocy.

Obniżanie wartości Jeśli aparat musi być używany z obniżonymi znamionowych wartościami znamionowymi (zazwyczaj prądem)

wskutek wysokiej temperatury otoczenia lub dużej wysokości n.p.m.

Odwracanie Zmiana kierunku obrotów wirnika lub twornika silnika.

Ograniczenie prądu Elektroniczna metoda ograniczania prądu rozrucho-wego dostarczanego do silnika podczas rozruchu. Zazwyczaj ustawienie to można regulować tak, aby moment obrotowy silnika wystarczający do jego roz-pędzenia.

Terminologia


PCBA Płytki obwodu drukowanego to obwody drukowane wewnątrz softstartu.

PLC Sterownik programowalny PLC to składający się z centralnego procesora, interfejsów wejścia-wyjścia i pamięci przemysłowy układ sterowania. Układ PLC służy m.in. do przechowywania instrukcji, synchroni-zacji czasowej, zliczania, sporządzania raportów, sterowaniem wejściem/wyjściem.

Połączenie w gwiazdę Rodzaj połączenia, w którym poszczególne uzwojenia w obwodzie wielofazowym połączone są na jednym końcu do jednego wspólnego punktu.

Połączenie w szereg Rodzaj połączenia, w którym aparaty w głównym obwodzie zasilania połączone są szeregowo ze sobą.

Połączenie w trójkąt Rodzaj połączenia silnika, w którym uzwojenia połą-czone są w trójkąt.

Połączenie w Y Patrz Połączenie w gwiazdę.

Połączenie wewnątrz obwodu Rodzaj połączenia, w którym aparaty połączone są w trójkąt wewnątrz obwodu w trójkąt silnika. Prąd jest wtedy

niższy i wynosi 1/√3 = 58% prądu liniowego.

Pomiar oporności izolacyjnej Jest to pomiar dokonywany normalnie w megaomach przy użyciu pełnego napięcia i przy niskim prądzie, który służy do badania rezystancji w układzie izolacji. Może też służyć np. do kontroli tyrystorów.

Poślizg Różnica (określana zazwyczaj procentowo) między prędkością synchroniczną a prędkością wirnika silnika indukcyjnego AC.

Prąd blokady wirnika Prąd pobierany z linii, gdy wirnik jest nieruchomy przy znamionowym napięciu i częstotliwości. Podczas rozruchu bezpośredniego silnika jest to prąd liniowy.

Prąd znamionowy Prąd znamionowy to prąd pobierany przez silnik pod pełnym obciążeniem przy jego prędkości znamionowej.

Prędkość asynchroniczna Prędkość zmiennoprądowego silnika indukcyjnego pod pełnym obciążeniem i przy pełnym napięciu. Zwana także prędkością znamionową.


Terminologia

Prędkość synchroniczna Prędkość wirującego pola magnetycznego silnika indukcyjnego AC uwarunkowana częstotliwością i liczbą biegunów magnetycznych w poszczególnych fazach uzwojeń stojana.

Prędkość znamionowa Patrz Prędkość asynchroniczna.

Protokół Zbiór konwencji regulujących format i synchronizację przesyłania danych między urządzeniami komunika-cyjnymi.

Przekaźnik przeciążeniowy Aparat zapobiegający przegrzaniu się silnika. Może być typu elektronicznego lub termicznego.

Radiator Element, często z aluminium, który służy do pozby-wania się z wnętrza aparatu elektrycznego ciepła wytwarzanego przez prąd.

Regulacja momentu Tryb działania softstartu, w którym reguluje on

obrotowego moment obrotowy silnika zamiast napięcia.

Rozruch o wysokiej mocy Rozruch z obciążeniem, które jest bardzo duże lub ma bardzo wysoki moment bezwładności. Jako roz-ruch o wysokiej mocy można określić czas rozruchu bezpośredniego dłuższy niż 5 sekund.

Rozruch równoległy Równoległy rozruch silników następuje zazwyczaj wtedy, gdy dwa lub więcej silników uruchamianych jest w tym samym czasie za pomocą tego samego softstartu.

Rozruch sekwencyjny Sekwencyjny rozruch silników następuje zazwyczaj wtedy, gdy dwa lub więcej silników uruchamianych jest jeden po drugim w pewnej kolejności za pomocą tego samego softstartu.

SCR Krzemowy prostownik zwany często tyrystorem. Patrz Tyrystor.

Sieć Pewna liczba węzłów połączonych ze sobą za pomocą nośnika komunikacji dowolnego rodzaju. Do komuni-kacji w sieci może być używany jeden typ łącza lub wiele typów łączy.


Silnik indukcyjny Silnik AC z uzwojeniem pierwotnym (zazwyczaj stoja-nem) połączonym z zasilaczem i uzwojeniem wtórnym (zazwyczaj wirnikiem) przenoszącym wzbudzony prąd.

Sprawność Stosunek między mechaniczną mocą wyjściową a elektryczną mocą wejściową. Jest on podany pro-centowo i oznacza, jak sprawnie silnik przekształca energię elektryczną na mechaniczną.

Stopień ochrony Wyznaczana i określana jako IP (International Protection) klasa oznaczająca stopień szczelności na przenikanie ciał stałych oraz wody i odporności na styczność z nimi.

Strona D Tą stroną zazwyczaj jest strona nienapędowa silnika elektrycznego.

Strona N Tą stroną zazwyczaj jest strona nienapędowa silnika elektrycznego.

Styk normalnie rozwarty Styk lub zbiór styków (NO), które są rozwarte, gdy przekaźnik lub wyłącznik nie działa. Zwarcie styków następuje w momencie zadziałania przekaźnika lub wyłącznika.

Styk normalnie zwarty Styk lub zbiór styków (NC), które są zwarte, gdy przekaźnik lub wyłącznik nie działa. Rozwarcie styków następuje w momencie zadziałania przekaźnika lub wyłącznika.

Temperatura otoczenia Temperaturą otoczenia jest temperatura wody, po-wietrza lub innego medium, które otacza aparat w trakcie pracy lub składowania.

Tyrystor Wyłącznik półprzewodnikowy z anodą, katodą i ele-mentem sterującym zwanym bramką, za pomocą którego można go dowolnie włączać. Jest on w stanie szybko łączyć duże prądy przy wysokich napięciach.

Uc Napięcie obwodu sterowania

Ue Napięcie łączeniowe

Układ scalony Mały element elektroniczny, który może składać się z tysięcy tranzystorów zamontowanych zazwyczaj na obwodzie drukowanym.


UL Underwriters Laboratories (urząd dopuszczający).

Us Napięcie zasilania sterowania

Usterka Jakakolwiek wada, której wystąpienie zakłóca nor-malną pracę

Współczynnik mocy Różnica faz stwierdzona między napięciem a prądem w obwodzie prądu zmiennego, która reprezentowana jest przez kosinus kąta.

Współczynnik wykorzystania Relacja między długością okresu pracy maszyny (czas włączenia) a długością okresu jej spoczynku (czas wyłączenia) w trakcie cyklu.

Terminologia


Indeks alfabetyczny

(DOL) 29, 32 34, 37

A

ATEX 59

B

Bezpieczniki 62

Bezpieczniki półprzewodnikowe 62

C

CANopen 51

Czas narastania 54

Czas redukowania 54

Często zadawane pytania 69

D

Defi nicje napięcia 2

DeviceNet 51

Dobór softstartu 39

Dopuszczenia 1

Dopuszczenia morskie 2

Duża wysokość n.p.m., obniżenie wartości znamionowych 41

E

Elektroniczny przekaźnik przeciążeniowy (EOL) 13, 18 21, 39 55, 63

F

Formuły i przeliczniki 72

H

Hamujący moment obciążenia 10

Harmoniczne 68

I

Ilości i jednostki 71

Informacje środowiskowe 67

Instalacje 26

J

Jednostki 71

K

Kategorie zastosowania 61

Kąt wysterowania 22

Klasa sprawności 5

Koordynacja 60, 66

Kruszarka 37

L

Liczba rozruchów na godzinę 44

Limit prądu 56

M

Magistrala polowa 51

MCCB 62

Metody rozruchu 12

Młyn 37

MMS 62

Modbus 51

Moment bezwładności 11

Moment obrotowy 9

Moment przyspieszający 10

N

Napęd o zmiennej prędkości 14

Napędy 14

Napięcie 7

Napięcie końcowe 55

Napięcie łączeniowe 3

Napięcie obwodu sterowania 3, 50


Indeks alfabetyczny

Napięcie początkowe 55

Napięcie zasilania sterowania 3, 50

Normalny rozruch 11

Normy 1

Normy CCC 2

O

Obejście 21, 50 65, 66

Obwód sterowania 50

Oznakowanie CE 1

P

Płytka obwodu drukowanego (PCBA) 21

Połączenie 46, 50

Połączenie w gwiazdę 7

Połączenie w szereg 46

Połączenie w trójkąt 7

Połączenie w Y 7

Połączenie wewnątrz obwodu w trójkąt 46

Pompa 29

Pompa odśrodkowaPatrz Pompa

Praca w strefi e zagrożenia wybuchem (Ex) 58

Prąd 8

Prędkość 6

Profi bus 51

Prosoft 45

Przekaźniki sygnałów wyjściowych 50

Przeliczniki 74

Przemiennik częstotliwości 16

R

Regulacja momentu obrotowego 24, 54

Regulowany znamionowy prąd silnika 55

RoHS 67

Rozruch bezpośredni 13, 27

Rozruch o wysokiej mocy 11

Rozruch równoległy 48

Rozruch sekwencyjny 49

Rozrusznik gwiazda-trójkąt 14, 27 30, 32 35, 37

S

Silniki 4

Klasa sprawności 5

Moment obrotowy 9

Napięcie 7

Prąd 8

Prędkość 6

Silnik klatkowy 5

Silniki pierścieniowe 9

Współczynnik mocy 8

Silniki klatkowe 5

Silniki pierścieniowe 9

Składowa DC 52


Softstart 18, 21, 28 31, 33 36, 38

Duża wysokość n.p.m. 41

Funkcje 22

Liczba rozruchów na godzinę 44

Obejście 21, 50 65, 66

Temperatura otoczenia 40

Wybieranie — ściągawka 39

Zdolność rozruchowa 42

Sprężarka 32

Sterowanie 2-fazowe 52

Strona D 4

Strona N 4

Stycznik główny 47

Stycznik liniowy 47

T

Tabele koordynacji 64

Temperatura otoczenia 40

Terminologia 76

Transporter taśmowy 34

Tyrystor 21, 22

Czas narastania 54

Czas redukowania 54

Napięcie końcowe 55

Napięcie początkowe 55

Ograniczenie prądu 56

Regulacja momentu obrotowego 54

Regulowany znamionowy prąd silnika 55

Ustawienia 54

Zalecane ustawienia 57

U

Uziemienie funkcjonalne 50

W

Warunki obciążenia 10

Wentylator 27

Wentylator odśrodkowy Patrz Wentylator

Współczynnik mocy 8

Współczynnik stanów 44

Wyjście analogowe 50

Wymagania CSA 2

Wymagania UL 2

Z

Zabezpieczenia 62

Zabezpieczenie przeciążeniowe 13, 18, 21 39, 42 46, 55 63, 65

Zalecane ustawienia 57

Zdolność rozruchowa 42


Więcej informacji

Pod

ręczn

ik 3

12

2P

L5

98

-W1

-pl.

Wyd

anie

01

.20

12

. P

rod

AB

B A

B,

Cew

e C

ontr

ol

ABB Sp. z o.o. Siedziba spółkiul. ega ska 1 04-713 Warszawatel.: 22 22 02 147fax: 22 22 02 223

Oddział w Aleksandrowie Łódzkimul. Placydowska 2795-070 Aleksandrów ódzkitel. kom.: 603 720 012tel. kom.: 605 783 421

Oddział we Wrocławiuul. Bacciarellego 5451-649 Wroc awtel.: 71 34 75 519fax: 71 34 75 644tel. kom.: 607 225 907tel. kom.: 601 620 425

Regionalne Biuro Sprzedaży w Gdańskuul. Wa y Piastowskie 1 80-855 Gda sktel.: 58 30 74 469fax: 58 30 74 672tel. kom.: 601 839 006tel. kom.: 723 981 190

www.abb.pl

Regionalne Biuro Sprzedaży w Katowicachul. Uniwersytecka 1340-007 Katowicetel.: 32 79 09 201fax: 32 79 09 200tel. kom.: 693 912 758tel. kom.: 605 902 596

Regionalne Biuro Sprzedażyw Krakowieul. Starowi lna 13a31-038 Krakówtel. kom.: 601 621 587

Regionalne Biuro Sprzedaży w Lublinieul. Sk odowskiej 2/9A29-029 Lublintel.: 81 44 11 013fax: 81 44 11 013tel. kom.: 601 621 680tel. kom.: 603 720 076

Regionalne Biuro Sprzedaży w Poznaniuul. Dziadosza ska 1061-248 Poznatel.: 61 63 66 000fax: 61 66 88 020tel. kom.: 601 552 022tel. kom.: 601 951 297

ABB zastrzega sobie prawo do dokonywania zmian technicznych b d modyfikacji zawarto ci niniejszego dokumentu bez uprzedniego powiadamiania. W przypadku zamówie obowi zywa b d uzgodnione warunki. ABB Sp. z o. o. nie ponosi adnej odpowiedzialno ci za potencjalne b dy lub mo liwe braki informacji w tym dokumencie.

Zastrzegamy wszelkie prawa do niniejszego dokumentu i jego tematyki oraz zawartych w nim zdj i ilustracji. Jakiekolwiek kopiowanie, ujawnianie stronom trzecim lub wykorzystanie jego zawarto ci w cz ci lub w ca o ci bez uzyskania uprzednio pisemnej zgody ABB Sp. z o. o. jest zabronione.

© Copyright 2011 ABBWszelkie prawa zastrze one

Softstarty. Kompendium wiedzy.

Documents

Transcript of Softstarty. Kompendium wiedzy.